散射模擬的案例
Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
附件下載
聯系工作人員獲取附件
概要
OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對于絕大多數光學系統進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。
展開 Ansys Zemax｜如何有效地模擬散射
附件下載
聯系工作人員獲取附件
概要
OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對于絕大多數光學系統進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。
展開 如何有效的模擬散射
概要
OpticStudio中，有兩個用來提升散射模擬效率的工具：Scatter To List以及Importance Sampling。在這篇文章中，我們詳細討論了這兩個工具，并且以一個雜散光分析為例示范了如何使用Importance Sampling。
如何有效的模擬散射
對于絕大多數光學系統進行散射模擬是非常重要的，尤其在雜散光分析中散射模擬更是關鍵所在。Zemax OpticStudio有很多內建散射模型，這些模型支持使用者輸入任何散射分布。在非序列光線追跡中，需要使用非常多的光線射向模擬物件才能精確而適當的模擬散射分布。特別是當觀察目標相對于散射點占據的立體角很小時，這個問題會更加嚴重。最簡單直接的辦法就是增加入射或是散射的光線數量使更多的光線到達要觀察目標。但是追跡更多光線會需要更多的時間，因此模擬散射就變的非常費時。
在OpticStudio中，我們可以使用“Scatter To List”來改進散射模擬效率，此設定強制系統只追跡那些散射到指定物件的光線而忽略其他光線。不過這并不是說光線一定會散射到指定物件上，因此對于大量光線模擬這種方法并不能改善太多。另一個OpticStudio中的“Importance Sampling”設定，則可以大幅地增進散射模擬的效率。這兩個工具都可以在Object Properties的Scatter To標簽中找到。
Importance Sampling原理上與Scatter To List大不相同。如果我們在Importance Sampling中加入一個物件，OpticStudio則會以這個物件為中心畫出一個虛擬的球體，然后所有的散射光將只會往這個球體過去。
展開 Ansys Zemax | 如何使用米氏散射模型模擬環境中的散射現象
附件下載
聯系工作人員獲取附件
這篇文章描述了如何在 OpticStudio 中建立 DLL 米氏散射（Mie scattering）模型。下方鏈接的范例文件演示了如何以該模型進行散射的模擬。范例系統包含了兩個不同結構。結構1模擬了光線入射空氣中的水滴后，在散射時達到瑞利極限（Rayleigh limit）的現象。結構2則模擬了光線在較大的粒子中發生散射時的情形，此時光學現象的討論由瑞利極限轉變為米氏散射的范疇。
簡介
根據麥克斯韋方程式，光線入射球型粒子會產生散射的現象，而米氏散射理論為此提供了解析解。此理論可推廣至任意大小的粒子，因此可適用在所有"粒子半徑對入射波長比"的情況。這對于模擬白云中的散射現象1時很有幫助，同時也有助于解釋光線入射特定物質，如牛奶和生物組織時所產生的變化。在 OpticStudio 的非序列模式中，我們可以用體散射（bulk scattering）的追跡方式建立這類的模型。此外，Bohren 和 Huffman 的研究為此現象的模擬提供了計算的依據。
這篇文章將說明模型在模擬系統中的表現，同時也會以一個大氣中的散射現象作為例子，此模擬將運用到米氏理論的 DLL 。
參數模擬
為了在非序列模式中的對象上套用米氏散射分布的設定，如下圖所示，我們需先開啟該物件的屬性字段（Object Properties），并在下方的 Volume Physics 項目中勾選 DLL 定義散射（DLL Defined Scattering），最后在 DLL 字段選擇 MIE.DLL。
為了使這個 DLL 正常運行，我們需要輸入5項參數。
折射系數
我們在這個字段設定散射粒子的折射系數（實數部分），而環境介質的折射系數，則是在材質（Material）欄位設定。
展開 
陣風-C雷達散射模擬——Rafale-C radar scattering simulation
話雖如此，由于陣風從一開始就不是設計為隱形飛機，因此與專用隱形戰斗機相比，散射葉分布要混亂得多。
文章來源：EW Frontier
ZEMAX | 如何通過 K-相關分布模擬表面散射
我們再創建一個 ABg 散射模型來模擬這些 K- 相關參數，并使其計算出相同的 TIS值：
我們會得到兩種散射模型 Y = 0度的輻射強度數據，并將結果繪制在Excel 圖上：
正如預期，由于 BSDF 中 cos(?s) 項的存在，K- 相關模型結果的峰值更高。K-相關模型的輻射強度也更大，因為這是讓兩種模型間的 TIS 值（= 散射分布的積分）相等所必需的。用峰值振幅比（≈√2）和散射角余弦對 ABg 模型的結果進行縮放，得到與 K-相關模型完全一致的結果：
往期推薦
ZEMAX | 如何使用米氏散射模型模擬環境中的散射現象
如何模擬部分反射和散射的表面
如何創建用戶自定義散射模型
如何給非序列結構添加鍍膜和散射
歡迎掃碼添加宇熠工作人員微信，進入 zemax 微信交流群
一起來學習照明設計相關理論知識吧！
掃碼邀您入群
如果您對產品感興趣，或需要技術支持，歡迎致電垂詢！
展開 Ansys Zemax | 如何通過 K-相關分布模擬表面散射
附件下載
聯系工作人員獲取附件
本文旨在介紹如何在OpticStudio中模擬K-相關分布散射模型，并用實例分析將該模型與Harvey-Shack (ABg) 散射分布模型進行了比較。
簡介
表面微粗糙度引起的散射通常具有 K-相關模型 (K-correlation model) 的特征。該模型除了在小散射角區域有所不同外，與 Harvey-Shack (ABg) 模型十分相似。
在 OpticStudio 中，如果用戶想要使用K-相關散射模型對表面散射分布進行建模，則需要輸入大量的參數，并且這些參數都必須由用戶測量。
本文將概述 K-相關散射模型背后的理論知識，并展示在OpticStudio中建模的實例。
K- 相關散射模型
K- 相關模型的雙向散射分布函數 (BSDF) 由 Dittman2 提供：
其中s是有效的 RMS 表面粗糙度，s 是在高空間頻率中 BSDF 的 log-log 斜率，β 則被定義為散射角 (?s) 的正弦減去鏡面反射角/透射角的正弦，上面的公式中的 β對應 OpticStudio 中的向量x：
我們發現 K-相關散射分布模型與 Harvey-Shack (ABg) 散射模型非常相似。它們之間的主要區別在于 K-相關模型在小散射角度時會有偏移：
圖1：K-相關與 Harvey-Shack 散射模型的比較。如 Dittman 所述，K-相關模型在小角度處會有偏移，這與在拋光表面上觀察到的散射行為一致。
Dittman 指出這種偏移與在許多拋光表面上觀察到的散射行為是一致的。
K-相關模型的 BSDF 不能進行解析積分，但在 OpticStudio 中可以運用蒙特卡羅功能來實現這種散射分布的模擬。
展開 Ansys Zemax | 如何通過 K-相關分布模擬表面散射
附件下載
聯系工作人員獲取附件
本文旨在介紹如何在OpticStudio中模擬K-相關分布散射模型，并用實例分析將該模型與Harvey-Shack (ABg) 散射分布模型進行了比較。
簡介
表面微粗糙度引起的散射通常具有 K-相關模型 (K-correlation model) 的特征。該模型除了在小散射角區域有所不同外，與 Harvey-Shack (ABg) 模型十分相似。
在 OpticStudio 中，如果用戶想要使用K-相關散射模型對表面散射分布進行建模，則需要輸入大量的參數，并且這些參數都必須由用戶測量。
本文將概述 K-相關散射模型背后的理論知識，并展示在OpticStudio中建模的實例。
K- 相關散射模型
K- 相關模型的雙向散射分布函數 (BSDF) 由 Dittman2 提供：
其中s是有效的 RMS 表面粗糙度，s 是在高空間頻率中 BSDF 的 log-log 斜率，β 則被定義為散射角 (?s) 的正弦減去鏡面反射角/透射角的正弦，上面的公式中的 β對應 OpticStudio 中的向量x：
我們發現 K-相關散射分布模型與 Harvey-Shack (ABg) 散射模型非常相似。它們之間的主要區別在于 K-相關模型在小散射角度時會有偏移：
圖1：K-相關與 Harvey-Shack 散射模型的比較。如 Dittman 所述，K-相關模型在小角度處會有偏移，這與在拋光表面上觀察到的散射行為一致。
Dittman 指出這種偏移與在許多拋光表面上觀察到的散射行為是一致的。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。(聯系我們獲取文章附件)
介紹
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。對于一個理想膜層，其定義語法為：
IDEAL
理想膜層只需要定義強度的透射系數和反射系數，并且該系數與波長和入射角無關。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
附件下載
聯系工作人員獲取附件
概要
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。
簡介
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。
展開 GLAD：布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬
在聚焦幾何模擬布里淵散射中，散斑現象在相位共軛中起到重要作用。由于產生了相位共軛現象，光強分布必須是不同的。本例中該現象發生在距離焦點3cm的直徑為1cm的光闌處，焦距為100cm，頻率為每個光闌處8個周期。
結果
如下各圖比較兩種線性、正弦相位像差在焦點附近的遠場模式：
GLAD：布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬
在聚焦幾何模擬布里淵散射中，散斑現象在相位共軛中起到重要作用。由于產生了相位共軛現象，光強分布必須是不同的。本例中該現象發生在距離焦點3cm的直徑為1cm的光闌處，焦距為100cm，頻率為每個光闌處8個周期。
概述
GLAD：布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬
在聚焦幾何模擬布里淵散射中，散斑現象在相位共軛中起到重要作用。由于產生了相位共軛現象，光強分布必須是不同的。本例中該現象發生在距離焦點3cm的直徑為1cm的光闌處，焦距為100cm，頻率為每個光闌處8個周期。
結果
如下各圖比較兩種線性、正弦相位像差在焦點附近的遠場模式：
Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
OpticStudio為用戶提供了通過使用鍍膜數據使他們的系統盡可能逼真的能力。在非序列模式下，鍍膜可以添加到任何物體表面，并進行編輯，使表面具有所需的反射和透射特性。特別地，部分反射(或選擇性透射)表面可以被模擬成只將一小部分入射能量以特定的分布方式散射。
本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
從附件開始，我們將創建和使用一個理想的鍍膜，以利用適當的涂層/散射屬性，創建一個部分反射表面。
建立系統
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
有關在OpticStudio中定義和使用膜層的詳細信息，請查看幫助系統中的“Defining coatings in OpticStudio”一節。
展開 GLAD：布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬
布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬
概述
本例對比了兩束正弦相位光的遠場圖樣，它們的相位差為180°，說明了由Zel'dovich所描述的散斑現象的特點。在聚焦幾何模擬布里淵散射中，散斑現象在相位共軛中起到重要作用。由于產生了相位共軛現象，光強分布必須是不同的。本例中該現象發生在距離焦點3cm的直徑為1cm的光闌處，焦距為100cm，頻率為每個光闌處8個周期。
結果
如下各圖比較兩種線性、正弦相位像差在焦點附近的遠場模式：
