表面散射建模
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
表面散射建模的實例教程
如果我們忽略 BSDF 方程中的 cos(?s)項并使 ?i = 0，全積分散射 (TIS) 的近似形式為：
正如我們所看到的，K- 相關散射模型需要輸入大量的參數(shù)，我們將在下文中更詳細地介紹這些參數(shù)。
注：如果用戶獲得的特定散射表面信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)，而不是通過將實測表面粗糙度數(shù)據(jù)擬合到 K-相關模型得到參數(shù)時，我們強烈建議直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)進行表面散射分布建模。
K-相關散射模型的參數(shù)輸入
K-相關散射模型可以被6個參數(shù)所定義：
R = 表面透射/反射率
dn = 表面邊緣折射率的變化
σ = 整體等效RMS表面粗糙度(μm)
λ = “測量”波長(μm)
B = 2πL，其中 L = 常規(guī)表面波長(mm)
s = 高空間頻率中 BSDF 的 log-log 斜率
等效 RMS 表面粗糙度是在0到1/ λ的空間頻率范圍內(nèi)計算的，其中選擇非零值λ 是為了給全積分散射 (TIS) 提供一個有限的歸一化因子。用表面粗糙度的實驗測量來推導K相關散射的參數(shù)時，λ 的選擇完全隨機。λ 用于定義逆截止頻率和計算測量數(shù)據(jù)的功率譜密度 (PSD)，隨后功率譜密度 (PSD) 將被轉(zhuǎn)換成 BSDF。如果實驗人員在分析測量的表面粗糙度數(shù)據(jù)時選擇了λ這個值，則在其他波長下的等效表面粗糙度可根據(jù)以下公式計算：
如果某一特定表面的可用信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)而不是表面粗糙度數(shù)據(jù)，我們強烈建議在 OpticStudio 中對表面散射分布建模時直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)。
在 OpticStudio 中，表面透射/反射系數(shù) (R)是由表面的膜層（或未設置膜層）決定的，而表面邊界處的指數(shù)變化 (dn) 則是直接計算的。
展開 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(xiàn)這種散射分布的模擬。如果我們忽略 BSDF 方程中的 cos(?s)項并使 ?i = 0，全積分散射 (TIS) 的近似形式為：
正如我們所看到的，K- 相關散射模型需要輸入大量的參數(shù)，我們將在下文中更詳細地介紹這些參數(shù)。
注：如果用戶獲得的特定散射表面信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)，而不是通過將實測表面粗糙度數(shù)據(jù)擬合到 K-相關模型得到參數(shù)時，我們強烈建議直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)進行表面散射分布建模。
K-相關散射模型的參數(shù)輸入
K-相關散射模型可以被6個參數(shù)所定義：
R = 表面透射/反射率
dn = 表面邊緣折射率的變化
σ = 整體等效RMS表面粗糙度(μm)
λ = “測量”波長(μm)
B = 2πL，其中 L = 常規(guī)表面波長(mm)
s = 高空間頻率中 BSDF 的 log-log 斜率
等效 RMS 表面粗糙度是在0到1/ λ的空間頻率范圍內(nèi)計算的，其中選擇非零值λ 是為了給全積分散射 (TIS) 提供一個有限的歸一化因子。用表面粗糙度的實驗測量來推導K相關散射的參數(shù)時，λ 的選擇完全隨機。λ 用于定義逆截止頻率和計算測量數(shù)據(jù)的功率譜密度 (PSD)，隨后功率譜密度 (PSD) 將被轉(zhuǎn)換成 BSDF。如果實驗人員在分析測量的表面粗糙度數(shù)據(jù)時選擇了λ這個值，則在其他波長下的等效表面粗糙度可根據(jù)以下公式計算：
如果某一特定表面的可用信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)而不是表面粗糙度數(shù)據(jù)，我們強烈建議在 OpticStudio 中對表面散射分布建模時直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)。
展開 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。
（聯(lián)系我們獲取文章附件）
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。
1 該模型除了在小散射角區(qū)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(shù)，并且這些參數(shù)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(shù) (BSDF) 由 Dittman
2 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(fā)現(xiàn) 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(qū)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 可以看到我們已經(jīng)在 OpticStudio 中完成了部分反射和散射表面的創(chuàng)建。在本例中使用的工具和概念可以應用到更復雜的系統(tǒng)之中，其中使用到的定義膜層和散射屬性的基本方法都是相同的。
將屬性應用到其他表面
假設我們想在矩形體的側(cè)面和后面也添加相同的膜層和散射屬性以用于后續(xù)的分析。我們可以使用物體屬性中膜層/散射選項卡中的保存 (Save) 功能，將當前表面的設置參數(shù)保存，并快速應用到其他表面上。
當完成了當前表面的膜層/散射設置后，點擊保存按鈕即可完成設置參數(shù)的保存。
在彈出的對話框中，您可以將該設置參數(shù)命名為其他名稱：
保存成功后，您可以在矩形體的其他表面上使用這些參數(shù)設置：
小結(jié)
通過設置理想膜層以及定義特定的散射屬性，我們可以在 OpticStudio 中定義部分反射和散射的表面。在 OpticStudio 非序列元件編輯器中的物體屬性中的膜層/散射選項卡下，您可以在物體的不同表面上定義不同的膜層和散射屬性。
通過考慮偏振、分裂光線和散射光線，我們可以對不同散射類型的表面進行詳細的建模。
展開 并且，如果我們執(zhí)行另一次蒙特卡羅光線追跡，這些光線（5根散射光線都落在探測器上時）的總能量將始終為0.6W，也就是入射光能量的60%。
并且，當追跡光線數(shù)量增加至250萬根并提高探測器分辨率后，我們可以觀察到輻射強度最高的地方依然是正入射的情況，也就是鏡面反射的這部分光線。
可以看到我們已經(jīng)在 OpticStudio 中完成了部分反射和散射表面的創(chuàng)建。在本例中使用的工具和概念可以應用到更復雜的系統(tǒng)之中，其中使用到的定義膜層和散射屬性的基本方法都是相同的。
將屬性應用到其他表面
假設我們想在矩形體的側(cè)面和后面也添加相同的膜層和散射屬性以用于后續(xù)的分析。我們可以使用物體屬性中膜層/散射選項卡中的保存 (Save) 功能，將當前表面的設置參數(shù)保存，并快速應用到其他表面上。
當完成了當前表面的膜層/散射設置后，點擊保存按鈕即可完成設置參數(shù)的保存。
在彈出的對話框中，您可以將該設置參數(shù)命名為其他名稱：
保存成功后，您可以在矩形體的其他表面上使用這些參數(shù)設置：
小結(jié)
通過設置理想膜層以及定義特定的散射屬性，我們可以在 OpticStudio 中定義部分反射和散射的表面。在 OpticStudio 非序列元件編輯器中的物體屬性中的膜層/散射選項卡下，您可以在物體的不同表面上定義不同的膜層和散射屬性。
通過考慮偏振、分裂光線和散射光線，我們可以對不同散射類型的表面進行詳細的建模。
展開 
表面散射建模的相關專題、標簽、搜索
表面散射建模的最新內(nèi)容
授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數(shù)：2天/城市
授課地點：深圳市光明區(qū)鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊
課程費用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
Course Introduction
光柵是現(xiàn)代光學系統(tǒng)中最為常用的一種衍射光學元件
注：如果用戶獲得的特定散射表面信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)，而不是通過將實測表面粗糙度數(shù)據(jù)擬合到 K-相關模型得到參數(shù)時，我們強烈建議直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)進行表面散射分布建模。
超表面空間板的建模3個月前
建模任務
在許多現(xiàn)代光學應用中，實現(xiàn)最大可能的緊湊性是最受追捧的優(yōu)化目標之一。造成這種情況的原因有很多：便攜式設備的光學元件安裝空間較小，而較小的系統(tǒng)往往具有較低的重量和材料成本。最近在這一領域提出的一種巧妙的策略是“空間板”：超表面允許在自由空間中模擬比空間板的實際厚度長得多的傳播。例如，這樣的元件可以縮短聚焦透鏡后的距離同時實現(xiàn)聚焦
摘要
在許多現(xiàn)代光學應用中，實現(xiàn)最大可能的緊湊性是最受追捧的優(yōu)化目標之一。造成這種情況的原因有很多：便攜式設備的光學元件安裝空間較小，而較小的系統(tǒng)往往具有較低的重量和材料成本。最近在這一領域提出的一種巧妙的策略是“空間板”：超表面允許在自由空間中模擬比空間板的實際厚度長得多的傳播。例如，這樣的元件可以縮短聚焦透鏡后的距離同時實現(xiàn)聚焦(不改變NA
利用衍射表面消色差的混合目鏡建模5個月前
同時具有折射和衍射表面的混合透鏡已成為一種極具潛力的解決方案應用于多種領域。在此案例中，我們將演示混合目鏡的一個例子，其中利用衍射透鏡表面對色差進行了校正。由ZemaxOpticStudio?進行初始化設計，并導入VirtualLab Fusion進行進一步研究。建模可以基于期望的波前相位響應或者考慮實際的衍射表面結(jié)構(gòu)（以連續(xù)或量化的方式）進行。
1. 摘要
附件下載
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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(jù)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(jù)指定的分布散射入射光能量的一部分。
于大多數(shù)散射模型，透射散射和反射散射之間的BSDF值沒有差異，因此無需指定繪圖是透射還是反射。
然而，表面顆粒 (Mie) 散射模型具有向前和向后的散射分量，在BSDF繪圖中需要加以考慮，但FRED中的默認繪圖類型僅適用于反射散射。
本文章中包含的FRED文件加載了一個嵌入式腳本，該腳本將BSDF數(shù)據(jù)寫入 Microsoft Excel進行交互繪圖，并說明該模型在傳輸過程中的應用。
①
在FRED v9.110里, BSDF plot routines忽略了由用戶對“Apply on Reflection” 或“Apply on Transmission”的選擇. 對大部分散射模型來說，BSDF值并無差別，因此，也就沒必要指定透射或反射曲線。然而，對于顆粒或Mie散射模型來說，它是一個體效應，不僅有前向散射還有后向散射，這在BSDF繪圖時需要考慮。
下面文檔及例程是有關顆粒散射的使用方法
注：如果用戶獲得的特定散射表面信息是實測的 BSDF 數(shù)據(jù)，而不是通過將實測表面粗糙度數(shù)據(jù)擬合到 K-相關模型得到參數(shù)時，我們強烈建議直接使用實測的 BSDF 數(shù)據(jù)進行表面散射分布建模。
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維隨機粗糙度表面或地形圖模型，并通過隨機粗糙度表面進行簡單的動力學模擬。
首先采用CAD隨機粗糙度表面插件建立三維隨機粗糙度實體幾何模型，并將模型導出為iges格式文件。
在ABAQUS內(nèi)將隨機粗糙度表面文件以部件的形式進行導入。
