散射
關注創建者：opt-simul 創建時間：2022-02-14
散射的視頻教程
003 - COMSOL納米金球二聚體的散射（含講解視頻）
003 - COMSOL納米金球二聚體的散射（含講解，66元） ? 基本介紹： ·? 主要內容：對納米金球對的散射做了模擬； ·??基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)； ·??計算所需的內存：8 GB； ·??涉及的內容：散射場、遠場域、完美電導體、完美磁導體、散射邊界條件、自定義網格、對數據集的操作 等； ·??繪制了：近場分布和遠場分布
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2，comsol散射邊界上-正(斜)入射線偏(圓偏)平面(高斯)光
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Altair（Feko+newFASANT）RCS仿真技術與應用網絡研討會
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散射的實例教程
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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 米氏不同于瑞利散射呈對稱狀分布，而是散射在光線向前的方向比向后的方向更強，方向性比較明顯。 當顆粒直徑較大時，米氏散射可近似為<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%AB%E7%90%85%E7%A6%BE%E8%B4%B9%E8%A1%8D%E5%B0%84" rel="noopener noreferrer" target="_blank">夫瑯禾費衍射</a>。當大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當時發生的散射稱為米氏散射，如云霧的粒子大小與紅外線(0.7615um)的波長接近，所以云霧對紅外線的輻射主要是米氏散射。是故，多云潮濕的天氣對米氏散射的影響較大。 Mie提出的米氏散射理論是對于處于均勻介質的各向同性的單個介質球在單色平行光照射下，基于麥克斯韋方程邊界條件下的嚴格數學解。100多年來，米氏散射理論得到了很大發展，適用范圍逐漸推廣。如顆粒形狀推廣到多層的各項同性介質球和折射率漸變的各向同性介質球；無限長圓柱形顆粒（折射率按柱面分布）。入射光束從很寬的平行光束推廣到高斯光束和其他有形光束（shaped beam），稱為廣義米氏理論（GLMT）。廣義米氏理論還可推廣到橢球散射體。</p><p>RCS：Radar-Cross Section（雷達散射截面積）指的是目標輻射等效面積σ，等于目標總的后向散射功率P與雷達發射機在目標處的入射功率密度Q之比。RCS：Radar Cross-Section（雷達散射截面積）雷達目標和散射的能量可以表示為一個有效面積和入射功率密度的乘積，這個面積通常稱為雷達散射截面積。</p><p>（轉載至：百度百科）</p><p>本次模型采用遠場散射場，求解了納米顆粒的米氏散射的各類散射截面積隨頻率的變化。
展開 <p>對于球形納米顆粒被平面光照射后的散射問題，前人mie已經給出了精確的數值解析解來求解散射效率，消光效率，吸收效率，我簡稱mie散射公式/米氏散射公式。其他形貌（金棒形，金納米星形，正方形等等）不適用mie散射公式。</p><p>在之前第二篇文章的文獻中，作者已經給出米氏散射公式如下<img src="https://img.jishulink.com/upload/202304/9c6cb860894a4aafbf373876c4ba6f18.png" alt="捕獲.png"></p><p>作者對比了用 comsol波動光學模塊 和 米氏解析解 求解出的散射效率，發現二者吻合，從而證明確實用波動光學模塊計算出的結果正確。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202304/42d7ce04673649fb8191262b7608080d.png" alt="捕獲.png"></p><p><br></p><p>那么我現在也用comsol求解了上述的米氏散射公式，我用三種方法求解消光，散射效率：（1）波動光學模塊。（2）在comsol中手動敲入米氏散射公式。（3）用comsol內置好的米氏散射公式函數。發現三者求解的結果一致，能復現出論文，如下圖所示，證明了對散射，消光效率求解的正確性。
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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。
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 散射方向關注的區域（Scatter Direction Regions of Interest）是有效散射計算的主要部分。它們可以將散射光線引導到只關注的區域。在產生散射光線時，FRED評估由散射方向關注的區域所朝向的立體角，并處理輻射度，以便于基于BSDF散射模型可以計算正確的通量。本文提供了一個分步過程，用于定位和確定最大效率的散射方向關注區域的大小。
圖1：在光學表面上具有散射方向關注的區域的庫克三片式鏡頭的光線追跡
散射方向關注的區域在每個表面（Surface）對話框的散射（Scatter）選項卡上指定，如圖2所示。多個散射方向關注的區域可以分配給任何給定表面。然而，應注意不要給表面分配重疊的多個散射方向關注的區域，因為FRED將不會辨別這種重疊，因此散射通量將被過度估算。
圖2：指定散射方向關注的區域的表面散射標簽
所有表面在創建時都分配有默認的散射方向關注的區域。該默認值的類型是散射到給定方向（Scatter into a given direction），如圖3所示，其散射到圍繞給定方向朝向給定半角的錐形。方向矢量可以在任何坐標系中指定。有關散點方向關注區域類型的完整列表，請參閱FRED的幫助主題-重點采樣（Importance Sampling）。
圖3：默認重點采樣
根據其中發生散射的光學空間，存在兩種關注的一般情況。首先，考慮準直空間的情況，其包括外部平坦窗口，以及無焦和重新成像光學器件之間的中間空間。在這種空間中，探測器表面尺寸和位置由其尺寸和系統視場（FOV）決定。因此，準直空間中最有效的散射方向關注的區域類型是默認的散射到給定方向，同時設置適當的角度。
圖4：閉合曲線散射方向關注的區域
接下來，考慮光學系統內的光束在其中會聚或發散的區域。
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散射的最新內容
傳統的反射和折射光學（也稱為幾何光學）將光描述為可以被光學材料（如磨光玻璃、彩色磨砂塑料、人體皮膚、啞光白漆等）反射、折射、散射或吸收的光線。
與之不同的是，衍射光學將光描述為一種電磁波。當光波遇到尺寸與其波長相當的微觀結構（微光學元件）或開口時，就會發生光衍射。當光在這些尺寸只有數百納米的結構中發生衍射時，光束可以被聚焦、整形、重定向或分束。
什么是衍射光學元件？
如下的步驟是導入格式數據作為散射模型
1.在樹形文件夾散射文件中，右鍵在列表中選擇創建一個新的散射模型。
GLAD：瞬態拉曼效應10天前
概述
1928年，光波被散射后頻率發生變化的現象被印度物理學家拉曼發現，因此被命名為拉曼散射。拉曼散射可以分為自發拉曼散射和受激拉曼散射。自發拉曼散射源于熱振動聲子對于入射光的散射。受激拉曼散射則是強激光與物質相互作用時產生的受激聲子對于入射光的散射。
系統描述
本例展示了如何模擬瞬態拉曼效應。
2.3 量子尺寸效應：
在納米尺度范圍內，量子尺寸效應使得電子的傳輸行為發生根本性改變，表面散射效應影響載流子的遷移率。這種效應賦予了納米材料獨特的光學、電學、磁學等性能。
2.4 小尺寸效應：
隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。
從厘米到月球：激光測距技術13天前
地月平均距離約38萬公里，激光脈沖往返時間約2.5秒，在此過程中，激光需穿透地球大氣層兩次，面臨大氣散射、折射帶來的信號衰減與時間延遲；同時，月面反射器的有效反射面積極小（如阿波羅15號放置的反射器陣列面積僅0.3平方米，從地球視角相當于“針孔大小”），導致回波信號極其微弱——每發射上億個光子，最終能被地面接收的僅1個左右。
利用軟件像質評估工具，獲取 MTF、點列圖、波前誤差與畸變曲線，量化評價成像清晰度；通過輻照度分布分析，優化微透鏡排布與光源匹配關系，提升投影面均勻性；借助雜散光路徑提取與關鍵面篩選功能，定位散射源頭并優化膜層與結構，將雜散光抑制至設計閾值以下。
當光線照射到這層多孔氧化膜時，會發生強烈散射，原本的金屬鏡面光澤就會變成“灰白霧面”，這是泛白最直接的表現。尤其對于汽車燈具、戶外電子設備等需要長期耐受高溫的產品，這種氧化加速現象更為明顯。
基礎邁克爾遜干涉儀建模仿真
OCT系統仿真-光學相干層析掃描干涉儀
用于光學表面測量的菲索干涉儀
切爾尼-特納光譜儀的仿真
Mirau干涉儀系統分析-顯微干涉檢測
3
高端精密成像系統（半導體 / 工業檢測方向）
半導體晶圓微結構缺陷檢測光學系統
晶圓兩側光柵圖案的成像
激光共聚焦掃描顯微鏡成像分析
大數值孔徑聚焦中的粒子散射與反射
本案例我們重點講述如何由RPC Photonics的BSDF數據轉為FRED可識別的散射數據。
Thorlabs和RPC Photonics聯手共同推出的新型漫射體及光束整形技術，可以解決其他技術的不足，大大改善了諸如光刻系統、有效固態照明，顯示，背光，顯示亮度增強和投影屏等大多數應用的性能。
共振納米結構
共振納米結構具有光-物質相互作用所需的強度，電磁相互作用所需的高局域化，以及散射和吸收所需的大橫截面。其可以用作高效的超透鏡、聚光鏡、納米諧振器和亞波長波導。
表面等離子體光子學的應用
表面等離子體光子學依賴于在金屬-電介質界面的納米結構中發生的光學過程。
