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