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  • 基于瑞利散射的体散射模型

    作者:Zemax China 来源:投稿 时间:2018-09-12 17:39 阅读:3380 [投稿]
    本文介绍了如何在体散射中定义瑞利 (Rayleigh) 散射模型。

    当使用字符串过滤后,所有过滤后未发生散射的光线均射到探测器的中心像素上,这也是为什么我们在探测器上的其他地方看不到能量分布。根据前文给出的公式,当散射体积的长度与平均自由程一致并且系统波长与参考波长一致时(如本例所示),未发生散射光线的比例为0.368。在本例中光源共发出100,000根光线,因此我们可以预期有0.368*100,000 = 36800根光线穿过体积到达探测器时未发生散射。从探测器查看器下方的分析结果中可以读取入射到探测器的光线数量:


    全部入射到探测器上并且未发生散射的光线数量约为36595根,追迹结果与预期值存在微小差别,这是由散射的随机性导致的。

    又因为散射的平均自由程根据波长的变化而变化,因此当波长改变时未发生散射光线的比例也会产生变化。例如,假设参考波长为0.55μm下的等效平均自由程为1.0mm,则当波长改变为0.65μm时平均自由程变为1.95mm。如果体积长度仍为1.0mm时,不发生散射光线的比例则为exp(-1.0/1.95) = 0.599即59.9%。因此当光源发射出100,000根光线时,约有59900根光线不发生散射。

    为了验证这一结果。我们首先需要将系统波长(光源波长)更改为0.65μm,重新追迹光线(请确保将追迹结果保存为光线数据库.ZRD文件,以便我们使用字符串过滤)。我们可以看到穿过体积且未发生散射的光线约为60000根:


    每次追迹的实际光线数量并不完全相同,但所有情况下基本符合预估值(偏差小于1%)。我们可以通过改变波长λ和体积长度L对不同波长下的瑞利散射模型进行验证。

    小结

    瑞利散射用来描述光经过尺寸远小于波长的粒子时产生的散射分布。用户可以使用OpticStudio内置的DLL模型在任意非序列体积内定义体散射。本文介绍并验证瑞利散射模型中的散射概率及其受波长变化的影响。

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