OAS 光学分析软件 | 什么是简单的光线分裂

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这篇文章解释了“蒙特卡罗分裂”的特征是什么,何时应该使用。（联系我们领取附件）

介绍

当光线击中表面时,它会根据表面性质产生部分反射、透射和吸收的现象。这种能量分裂是在 OAS 中以两种方式建模的。第一个是将一根入射光线分解为两根,一个反射,一个透射。一旦光线分裂,每一个子光线都会击中另一个物体,而光线会一次又一次地分裂,通常会导致大量的光线。第二种方法是蒙特卡罗光线分裂，由在表面反射或透射的概率选择光线路径组成。无论选择哪种路径,反射或折射的光线将被分配到所有的能量,它们将沿着这两条路径传播。本文将着重于此方法。

什么是蒙特卡罗光线分裂?

当光从一个折射率进入到另一个时,会发生反射和折射,因为光的速度在两个介质上是不同的。这意味着能量的一部分被透射,一些分数被反射出来。此外,一些能量可能会被吸收(吸收),特别是如果界面上有膜层。

部分反射有时被称为菲涅耳反射。OAS 有复杂的菲涅耳反射模型,来自无膜层和有膜层的表面,包括复杂的多层膜层。

当光线与物体的表面相交时,OAS 计算能量的透射、反射和吸收。然后它可以将光线分裂成两组:反射的和透射的光线,与正确的相对能量。

例如,如图1:

图1

透射的光线现在带着99%的能量,它在两个棱镜的交点上击中50/50的分光膜层。一种新的光线被产生,以带走光线能量的49.5%,透射到49.5%。这些光线击中了棱镜的出口,1%再次反射。这种光线分裂的过程一直持续到所有光线击中探测器,或者直到光线中的能量小于一些用户定义的阈值，如图2所示。

图2

在这种情况下,我们继续追迹光线,直到一个光场中的能量低于最小相对光线强度阈值10ˉ⁷。这是推荐和最准确的追迹光线和计算所有方向的能量的方法。

在某些情况下，尤其是在照明系统中，可以采用更简单的方法:蒙特卡罗光线分裂。在这种情况下,光线反射或透射,但它不会分裂。反射/透射的概率由光线的反射率/透射系数来定义。使用蒙特卡罗的光线分裂的优点是追迹的光线更少,所以计算速度更快。缺点是光线追迹的信息较少。

在本例中,每个光线看到一个定义的路径,如图3所示:

图3

在一些特殊情况下，并不推荐使用蒙特卡罗追迹方法，因为我们可能更加关心鬼像的反射光线数据。但是在照明系统中，蒙特卡罗方法可以提升我们的仿真效率。