概述
一個理想的單色點光源發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,其發出的光也非嚴格的單色光,其光譜具有一定寬度,這種光即部分相干光。產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。用動態散射體降低激光的相干性,通過控制散射體的性質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生部分相干光束。
系統描述
本例介紹了如何上述第二種方法來實現部分相干光的建模。如圖1所示,整體結構是一個科勒照明系統。一個聚光元件將非相干光源傳遞到轉像透鏡的入瞳處。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。當光源大到可以填滿轉像透鏡入瞳時,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:將光源看作無數的點光源,每個點光源通過系統成像,并在成像面上進行非相干疊加。因為點光源發出的光線要通過整個系統,所以點光源的數目一定要盡量小。一個完整的相干系統只需要一個點光源,而部分相干系統可能需要10個,而非相干系統差不多要求50個。
模擬結果
圖1.object mask的初始分布
圖2.完全相干時點光源在轉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像透鏡入瞳處所成的像
圖7.完全不相干時object mask所成的像
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