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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。(聯(lián)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(jù)指定的分布散射入射光能量的一部分。

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。假設(shè)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(jù)朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)生鏡面反射。

建立系統(tǒng)假設(shè)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(jù)朗伯 (Lambertian) 分布發(fā)生散射。剩下的20%將發(fā)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(chǎn)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。

因此，“Lambertian”散射函數(shù)被添加到對象屬性中圓柱的側(cè)面，如下所示： 新的著色模型圖如下所示。在散射函數(shù)之前應(yīng)用TIR時，反射光線（以綠色顯示）被散射，但光線全部散射到圓柱體中。實際上，在粗糙的表面上，光線也會從圓柱體中散射出來。 當(dāng)光線與圓柱體相交時，OpticStudio中會進行兩次計算。首先，軟件根據(jù)斯涅爾定律計算鏡面反射光線路徑。

首先，軟件根據(jù)斯涅爾定律計算鏡面反射光線路徑。接下來，應(yīng)用散射函數(shù)使光線偏離鏡面反射路徑。結(jié)果是所有光線都在界面內(nèi)部散射，光線不可能在管道外散射。 檢測器上的輸出——一個在圓柱體內(nèi)部，一個在圓柱體外部——也表明在第一次反射時沒有任何入射光線被散射出圓柱體。

Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時域反射技術(shù)，主要利用光脈沖在光纖中傳播時,由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過干涉儀觀測散射光與發(fā)射光的相位差異，從而分析光纖狀態(tài)和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學(xué)/振動傳感器使用。 本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。

圖4 掃描腳本以及生成的仿真結(jié)果 散射光場、效率曲線首先，基于第二節(jié)的仿真結(jié)果，選取特定球殼半徑以及波長序號，生成光場圖，見下圖效果。圖5 散射光場繪制腳本以及提取的散射場接著，提取掃描所有球體的仿真結(jié)果，形成散射效率曲線。

本案例用FDTD模擬了400 ~ 800 nm波長范圍內(nèi)的光散射截面以及電場分布，并將結(jié)果與matlab解析計算的散射截面相比較。計算的內(nèi)容和結(jié)果：1、散射截面。

摘要 在本應(yīng)用案例中，通過選用成熟的初始結(jié)構(gòu)并對其厚度進行進一步優(yōu)化，設(shè)計出一種在可見光波段具有優(yōu)異減反射性能的鍍膜。 應(yīng)用場景 設(shè)計一個可見光減反射膜，通過優(yōu)化初始結(jié)構(gòu)的厚度，目標(biāo)是在可見光范圍內(nèi)0°入射條件下實現(xiàn)平均反射率低于0.5%。

本案例用COMSOL模擬了400 ~ 800 nm波長范圍內(nèi)的光散射截面以及電場分布，并將結(jié)果與matlab解析計算的散射截面相比較。計算的內(nèi)容和結(jié)果：1、散射截面。

計算鏡表面剖面 ?VirtualLab計算鏡的高度剖面，假設(shè)垂直入射光。?由于實際上反射鏡必須與30°的入射光相互作用，因此必須使用一個更大的高度輪廓。?與垂直入射相比，高度輪廓必須按1/cos（α）比例進行縮放。?α是入射角。?雙擊生成包含反射鏡的雙界面元件。?反射鏡表面由采樣界面模擬。?點擊Edit按鈕。

這個教程的例子模擬光散射到襯底上的球面粒子。粒子被S偏振和p偏振的斜射平面波照射。JCMsuite計算近場解。后處理用于計算吸收和衍射截面，并導(dǎo)出場輪廓。 近場強度(偽色，對數(shù)尺度)在兩個截面和三角形網(wǎng)格的幾何結(jié)構(gòu) 計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)對稱軸。

這個教程的例子模擬光散射到襯底上的球面粒子。粒子被S偏振和p偏振的斜射平面波照射。JCMsuite計算近場解。后處理用于計算吸收和衍射截面，并導(dǎo)出場輪廓。 近場強度(偽色，對數(shù)尺度)在兩個截面和三角形網(wǎng)格的幾何結(jié)構(gòu) 計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)對稱軸。

說明 根據(jù)指定的模型，入射到表面上的一束光可以被分成鏡向反射光、鏡向透射光、后向散射光、前向散射光和吸收光。 在這一過程中，能量守恒表明：這些透射、反射和吸收的總和等于入射功率通量。 FRED以特定的順序給上述方程的每個部分分配通量。

這個教程的例子模擬光散射到襯底上的球面粒子。粒子被S偏振和p偏振的斜射平面波照射。JCMsuite計算近場解。后處理用于計算吸收和衍射截面，并導(dǎo)出場輪廓。 近場強度(偽色，對數(shù)尺度)在兩個截面和三角形網(wǎng)格的幾何結(jié)構(gòu) 計算域定義為xy平面上的一個平行四邊形。在第6行中，選擇了將y軸定義為坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)對稱軸。

反射的共同定律（出射角=入射角）與沿反射面的波矢量分量被保留有關(guān)。其他種類的反射，包括光的散射如果反射面接近平坦，但不完全平坦，則輸出光可能會在一定角度范圍內(nèi)擴散；這就是所謂的漫散射。對于引起顯著散射的基本上粗糙的表面，可以存在很大的角度范圍，例如具有10°的寬度。特別是體積擴散器，還有一些啞光涂料，往往會產(chǎn)生更寬的散射光角度分布，通常甚至接近朗伯散射體的標(biāo)準(zhǔn)情況。

模擬望遠(yuǎn)鏡中的散射光太空望遠(yuǎn)鏡是最常被提到使用雜散光分析的光學(xué)系統(tǒng)。原因是目標(biāo)信號(外太空的星體)通常非常弱，任何雜散光造成的無用信號會掩蓋目標(biāo)信號。本文范例中，我們將會測量在望遠(yuǎn)鏡鏡筒內(nèi)散射，并且最終擊中探測器的雜散光。這個系統(tǒng)為Maksutov望遠(yuǎn)鏡，內(nèi)建有一個離軸的光源，用來模擬系統(tǒng)雜光的來源。此光源的光線先進入望遠(yuǎn)鏡，然后在鏡筒的表面上反射/散射。

模擬的設(shè)定上，我們可以輸入穿透和反射光在x及y方向上的分量來定義這個表面。在這個范例中，我們建立了一個理想的DBEF，y方向偏振光可以100%穿透，而x方向偏振光則是100%反射。

在這個文件中，一個小探測器（物體3）被放置在軸上以測量鏡面反射光線的能量，而大探測器（物體4）則用來測量散射光的能量。我們發(fā)現(xiàn)進入散射的能量大約是1.6%，與預(yù)期一致： 注意：使用單個檢測器和光線過濾字符串 (filter strings) 也可以完成相同的計算。

該曲面的 K- 相關(guān)模型的輸入?yún)?shù)如下所設(shè)置：對于波長300 nm的光在這個表面上的散射，我們可以使用上文提供的公式來計算等效表面粗糙度：該值可用于計算TIS：因此，在這種情況下，大約1.6%的入射能量在反射時從表面散射，而其余的反射能量將遵循鏡面反射光線的路徑。