LightTools5(五)

1、 光学元件表面的光学属性可以分为： 1、平面光学模式； 2、简单镜面模式； 3、吸收模式； 4、Grating模式； 5、菲涅尔薄透镜模式； 6、简单散射模式； 7、高级散射模式； 8、引用档案模式。零、分类平面光学属性表示该平面内任意一点属性都相同，光线无论在区域中哪个部分入射都会产生完全相同的效果。又可以分为1、透射/全反射；2、分裂光线；3、仅透射光线；4、仅反射光线；5、仅全反射光线。一、平面光学属性软件模拟光线经过两种透明材料界面时，通过折射定律和空间关系计算出折射光线的方向，然后继续模拟折射光线的前进路径。当光线满足全反射条件时（从光密介质射入光疏介质），软件也模拟光线经过全反射后

2、的反射光路。该模式下如果入射光线有反射光线（反射光线能量比例不为零），对反射光线不做模拟计算。1、透射/全反射参数说明Reflectance：反射光占据入射光能量比（在当前模式不会计算反射光路）；Transmittance：透射光所占入射光能量比；Abosrption：吸收能量。Preferrec Direction：默认光线传递方向。高级选项菲涅耳半波损失：光线从光疏介质射到光密介质时，反射光和入射光相位相差180。考虑菲涅耳半波损失添加薄膜（默认为1/4波长增透膜）偏振方向（默认线偏振光）2、分裂模式 模拟光线照射到表面时会分裂成反射光线和折射光线两束光线，默认能量比例为50%：50%。

3、如果某条光线能量比例为零，则不模拟计算该光线光路。 Preferred Direction ：选择模拟计算哪一条光线光路。为了提高模拟计算效率，当光线分裂时，只选择模拟计算其中一条光线光路。Dominant Direction Only:当入射光线在表面发生分裂时，能量被分配到反射和折射两条光线中，如果能量分布不均匀（非1:1），系统只模拟计算所含能量较高的一条光线。Probabilistic Ray Split:当入射光线在表面分裂时，根据能量的比例作为概率选择模拟计算反射还是折射光线光路。分裂选择入射光线一共有十一条，在表面发生入射时，反射光线能量为40%，透射光线能量60%，则反射光线概

4、率为40/（40+60）=0.4。模拟计算反射光线条数约为11*0.44.4条。模拟折射光线条数约为11*0.66.6条。 。概率分布范例其中九条入射光线计算其反射光线，二条计算入射光线。其中五条入射光线计算其反射光线，；六条计算透射光线。3、仅透射/反射模式仅透射模式：和第一种相同，当模拟光线入射平面时，根据折射定律计算模拟折射光线光路，不计算反射光线光路。当发生全反射时不计算反射光路，模拟计算终止。仅反射模式：当模拟光线入射平面时模拟计算反射光线光路，不计算透射时折射光线光路。无论能量是否为零。模拟光线入射时，如果满足发生全反射条件则模拟计算反射光线光路，否则停止计算该光线光路，终止模拟。

5、例：上下表面均为全反射模式，右边为折射模式，左边为全反射模式。光线在上下表面发生全反射，当光线到达左边时，不满足全反射条件，因此光线不会射出，自动停止。4、仅全反射模式二、简单散射模式1、朗伯散射；2、高斯散射；3、余弦散射；入射光线表面法线反射方向散射光线能量分布1、朗伯散射 特征：散射光以平面法线方向为最强光线I0，其他方向的光线强度为I0cos。 1、设置是透射朗伯散射还是反射朗伯散射。 2、设置散射光线的能量比例。 3、设置每条入射光线被散射成多少条光线。朗伯分布示意图反射和透射朗伯分布P()：方向的光强；P0：反射方向的光强；2、高斯散射高斯散射参数能量分布散射光线条数菲涅尔半波损失

6、能量保护能量保护除了朗伯散射以外，其他散射模式有可能出现下面的情况。红色阴影部分表示根据程序设置计算出来的散射光。这些散射光会出现在表面两侧，导致程序错误，所以需要打开“Force Energy Conservation”。能量保护作图P()=P0cosNN越大，散射光线越集中于反射方向。N=0时为朗伯散射。3、余弦散射1、线形光栅；2、环形光栅；3、多项式光栅。三、光栅模式（衍射）1、线形光栅参数选择是透射光栅还是反射光栅能量分布衍射级数：显示衍射光线的级数光线被衍射光栅分开形成若干条平行条纹时，中间的条纹称为0级条纹，从中间向左右两边依次为-1/+1级条纹，-2/+2级条纹，-3/+3级条

7、纹，等等。用级数设置可以模拟计算该条纹所对应的衍射光线光路。其他衍射光线虽然存在，但系统不模拟计算其光路。所有衍射光线能量都相等，等于入射光线能量乘以透射/反射系数。衍射级数半边衍射光线两边衍射光线光栅几何形状光栅常数（周期），必须足够小才有比较明显的衍射效应。这个值越小，同一波长的光被分散的角度越大。光栅方向矢量。方向为从原点到点X（x，y，z）的方向。垂直入射的光被色散分布在和该方向平行的平面内（X和Z为零时，Y取任意正数值都只代表一个方向）。光栅常数0.01mm光栅常数0.002mm光栅方向矢量平行坐标轴光栅方向和Y轴平行，散射光扇面和Y轴平行（在YZ平面内）。光栅方向和X轴平行，散射光

8、扇面和X轴平行（在XZ平面内）。光栅方向和衍射光平面光栅方向为从原点（0,0,0）到点（3,3,0）的矢量方向。光线垂直入射（从当前视角看来只是一个点）。衍射光线分布扇面和光栅方向平行（当前视角看是一条直线）。2、环形光栅四、菲涅耳透镜 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。五、完全散射模式为了提高计算效率，可以对散射平面指定一个圆/锥体，让所有的散射光线都指向该圆/锥体。该圆/锥体仅对散射平面有效。参考光源的照射方向球。目标圆未使用Weighted模式时，模拟光线大部分使用重要样品做参考，这种运算方式的优点是一方面