散射方向关注的区域-重点采样技术(下)

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cherryjhy 发表于 2023-3-24 18:08:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
4)返回到发射光源对话框(图9),并将随机平面 XY尺寸(红色箭头10)设置为等于探测器的尺寸。使用与步骤2中相同的设置,使用高级光线追迹对话框再次追迹光源。

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图9:随机平面尺寸

5)打开光线追迹菜单上的光线操作功能(Ray Manipulation Utility)(图10),选择传播到(Propagate to)(红色箭头11)。如果我们参考图8(红色箭头9),平均光线方向将指示选择哪个下拉选项。如果向量是[±1,0,0],则为X坐标轴;如果向量为[0, ±1,0],则为Y坐标轴;如果向量为[0,0, ±1],则为Z坐标轴。输入在步骤3中确定的相应的X,Y或Z最佳聚焦值(红色箭头8)。底部的光线规格(红色箭头13)必须设置为与图7的最佳对焦对话框(红色箭头6)相同,以确保只移动关注的元件上的光线。

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图10.用于将光线移动到最佳焦点的实用程序

6)使用光线统计(Ray Statistics)(Shift + F12)打印“移动”光线的最小/最大X、Y和Z值,如图11所示。这些值确定重点采样的大小。注意,“移动的光线”由“系统”拥有(红色箭头14)。这些最小/最大值定义了表征探测器的表观尺寸的矩形的尺寸(在大多数情况下)。此矩形可以由为分段曲线闭合实习。

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图11.“移动”光线的光线统计输出

来自最佳聚焦计算的平均射线方向(红色箭头9)定义了垂直于闭合曲线的向量。在大多数情况下,平均光线方向是系统的光轴。当光轴沿Z [X或Y]时,X&Y [Y&Z或X&Z] 最小/最大值是闭合曲线尺寸。使用步骤7a创建散射方向关注的区域。如果平均射线方向矢量偏向主轴,则使用步骤7b创建散射方向关注的区域。

7)创建您的关注重点采样区域(两种方法选其一)
a. 创建自定义元件,并使用在步骤6中确定的尺寸添加分段曲线。命名曲线以方便识别。将此曲线移动到步骤3中确定的位置。


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图12.来自分段曲线的散射方向关注的区域


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图13.移动曲线到z位置

在散射面的散射选项卡上,将散射方向关注的区域类型设置为向闭合曲线散射,并指定此曲线,如图14所示。


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图14.来自闭合曲线的散射方向关注的区域

b. 在散射面的散射(Scatter)选项卡上,将关注的重点采样区域(Importance Sampling Region of Interest)设置为朝向椭圆体散射(scatter towards an ellipsoidal volume),如图15所示。从步骤3和7为每个值设置椭圆体的位置和尺寸。


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图15.散射方向关注的区域(使用椭圆体)

8)使用FRED的工具菜单上的分析散射重点采样功能(Analyze Scatter Importance Sampling)(图16)测试散射方向关注区域。此功能在指定表面上创建光线,并通过确定到达“探测器”表面的# Rays的数目来测量效率。必须设置材料(Material)选项,以指示光线最初散射到哪些材料。图16示出了Cooke三片式镜头的设置。注意,每个透镜的第一面具有选择的透镜材料。该特征的输出如图17所示。注意,对于距离探测器更远的表面,效率会有下降。这种结果由这些中间光学空间中放置的光阑和其像差的组合产生。


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图16.分析散射重点采样对话框

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图17.分析散射重点采样工具的输出结果

注意:用户可以自由使用FRED的内置功能确定散射重点采样(Determine Scatter Importance Sampling),其位于工具菜单上,可用于确定散射方向关注区域。然而,本文概述的过程是首选的,因为确定散射重点采样可能会导致潜在误差,由于探测器发射角(±90°)缺乏限制,这可能导致统计误差,特别是当光学器件的接收角比较小时。

确定散射方向关注的区域的脚本
本节含有有关本文包含的脚本FindImpSamp.frs的支持信息。此脚本执行前面的步骤1-6。用户必须手动创建和测试生成的散射方向关注区域。在53和54行上分别找到光线数目(10k)和发射半角(15°)的默认值。这些值应该更改为最适合应用脚本的系统。
在执行时,脚本生成允许用户从列表中选择散射和探测器表面的对话框,如图18所示。如果光源不存在,则脚本在探测器处创建它。用作散射方向关注区域的分段曲线的尺寸、方向和位置将打印到输出窗口(图19)。


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图18


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图19


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