光學散射模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
光學散射模擬的實例教程
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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 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。
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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 在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
展開 在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
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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。
對光學系統中亞波長結構的嚴格模擬3個月前
一種超透鏡的設計與分析
你可以在下面找到兩個不同的具有亞波長結構的系統的例子的鏈接：由不同直徑的納米柱排列構建的超透鏡的設計工作流程的示意圖，和基于受抑全內反射（FTIR）工作原理的棱鏡分束器，其中分束器的兩臂之間的能量再分配是通過倏逝波隧穿一層很薄的材料來實現的，該薄層材料把密度較高的介質分成兩個棱鏡。
在光學設計軟件VirtualLab Fusion中實現的建模技術的交互性意味著其用戶可以完全靈活地在精度和速度之間找到始終相關的折衷方案。這也適用于模擬光通過亞波長結構傳播：可以只為光學系統中表現出亞波長調制的部分選擇嚴格的模型，同時在系統的其他地方選擇數值上計算量更小的替代方案，從而在不必要地犧牲速度的情況下達到所需的精度。
但是不要僅相信我們的話，你親自去看看！
你可以在下面找到兩個不同的具有亞波長結構的系統的例子的鏈接
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：
結果
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
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
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。
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概要
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在
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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。
在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ
對光學系統中亞波長結構的嚴格模擬10個月前
在光學設計軟件VirtualLab Fusion中實現的建模技術的交互性意味著其用戶可以完全靈活地在精度和速度之間找到始終相關的折衷方案。這也適用于模擬光通過亞波長結構傳播：可以只為光學系統中表現出亞波長調制的部分選擇嚴格的模型，同時在系統的其他地方選擇數值上計算量更小的替代方案，從而在不必要地犧牲速度的情況下達到所需的精度。
但是不要僅相信我們的話，你親自去看看！
你可以在下面找到兩個不同的具有亞波長結構的系統的例子的鏈接
