概述
一個理想的單色點光源發(fā)射的光是完全相干光。但實際物理光源不是點源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發(fā)出的光也非嚴(yán)格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產(chǎn)生部分相干光主要有三種方法：
（1）降低激光的相干性來獲得部分相干光。用動態(tài)散射體降低激光的相干性，通過控制散射體的性質(zhì)來控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴展光源發(fā)出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來產(chǎn)生部分相干光束。
系統(tǒng)描述
本例介紹了如何上述第二種方法來實現(xiàn)部分相干光的建模。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)是一個科勒照明系統(tǒng)。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉(zhuǎn)像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當(dāng)放大的像。為了對光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點光源。對于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當(dāng)光源大到可以填滿轉(zhuǎn)像透鏡入瞳時，其所成的像就將是非相干的。
圖1.部分相干光建模示意圖
部分相干光的建模過程為：將光源看作無數(shù)的點光源，每個點光源通過系統(tǒng)成像，并在成像面上進行非相干疊加。因為點光源發(fā)出的光線要通過整個系統(tǒng)，所以點光源的數(shù)目一定要盡量小。一個完整的相干系統(tǒng)只需要一個點光源，而部分相干系統(tǒng)可能需要10個，而非相干系統(tǒng)差不多要求50個。
模擬結(jié)果
圖1.object mask的初始分布
圖2.完全相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖3.完全相干時object mask所成的像
圖4.部分相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖5.部分相干時object mask所成的像
圖6.完全不相干時點光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像
圖7.完全不相干時object mask所成的像
|
