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大型光學(xué)系統(tǒng)中的射線追蹤模擬
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大型光學(xué)系統(tǒng)中的射線追蹤模擬 http://cn.comsol.com/c/1d4n 射線軌跡的有效和通用計(jì)算 射線光學(xué)模塊用于模擬波長遠(yuǎn)小于模型最小幾何細(xì)節(jié)的系統(tǒng)中電磁波的傳輸。電磁波可以看做在均勻或漸變介質(zhì)中傳輸?shù)纳渚�。由于沒有必要在有限元網(wǎng)格中分析波長，射線軌跡可以在較低的計(jì)算成本下求解較長距離的傳輸。同時(shí)，射線在不同介質(zhì)分界面上可以產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。 射線追蹤求解步驟中的簡捷設(shè)定 射線光學(xué)模塊內(nèi)置各種相關(guān)邊界條件，其中包括鏡面和漫反射組合。射線可以從模型內(nèi)部區(qū)域、邊界或是均勻格點(diǎn)上釋放。同時(shí)還包括一些專用的釋放功能用于模擬太陽輻射或是照射面的反射、折射產(chǎn)生的光線發(fā)射。通過專業(yè)后處理工具來分析光線軌跡，分析許多光線上的表達(dá)式，并可視化干涉圖。 射線光學(xué)的多物理場應(yīng)用 應(yīng)力、溫度或其他物理參數(shù)的改變一般會(huì)影響射線軌跡的分布，或是影響求解域的幾何形狀或折射率。類似地，高能射線能夠產(chǎn)生顯著的熱源，改變溫度場或引起明顯的熱應(yīng)力。射線光學(xué)能夠完全描述這些多物理應(yīng)用的仿真。在求解域或邊界上的累加器功能可以創(chuàng)建儲存對應(yīng)求解域或邊界網(wǎng)格單元上的包含射線信息的因變量。專用功能還包括計(jì)算射線區(qū)域衰減或邊界吸收產(chǎn)生的沉積功率。借助該功能還可以設(shè)置射線軌跡與其他物理接口中的因變量之間的單向或雙向耦合。應(yīng)用案例包括熱透鏡效應(yīng)的自洽模型等。 射線分析中的專業(yè)后處理功能 您可以借助射線軌跡圖中的顏色表達(dá)式或是變形操作實(shí)現(xiàn)射線可視化。這可以用于比如瞬態(tài)電場偏振振幅的可視化變形。射線繪圖還可以實(shí)現(xiàn)在指定時(shí)間步長中所有射線或是兩束射線相互作用時(shí)射線屬性隨時(shí)間的變化。借助干涉條紋圖，可以觀測偏振射線在相交切面上的干涉現(xiàn)象。其他后處理工具還包括射線數(shù)值估算中的表格生成功能，觀測射線軌跡與平面相交的龐加萊圖（點(diǎn)圖），相空間中所有光線看作軌跡點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)變量的相互作用相圖描述。 內(nèi)置工具分析射線強(qiáng)度、極化等 內(nèi)置于射線光學(xué)模塊的是一些特定應(yīng)用的專門接口和被稱為物理場接口的物理描述。幾何光學(xué)接口包含許多可選變量，用于實(shí)現(xiàn)斯托克斯參數(shù)計(jì)算射線強(qiáng)度、偏振光建模、部分相關(guān)或非偏振輻射建模。通過邊界條件設(shè)置常見光學(xué)元件在邊界上發(fā)生的極化改變，如線偏振器或波延遲器。當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，射線被看作波前并計(jì)算其曲率主半徑，從而增強(qiáng)焦散表面的可視化。通過菲涅爾公式計(jì)算介質(zhì)分界面上的反射和折射，還可以選擇基于介電薄膜的應(yīng)用校對。當(dāng)對瞬態(tài)電場（如干涉儀）感興趣時(shí)，可以激活相變量。其他物理接口還可以用于計(jì)算光程長度，允許射線按照頻率分布進(jìn)行釋放，同時(shí)提高在吸收介質(zhì)中的射線軌跡的精度。 射線追蹤求解步驟中的簡捷設(shè)定 雖然是在時(shí)域中計(jì)算射線軌跡，但卻沒有必要指定時(shí)間步長的列表。在射線追蹤求解步驟中直接指定所需光程大小即可求解光線軌跡。如果所有的光線均已離開求解域或剩余光線能量強(qiáng)度忽略不計(jì)時(shí)，通過內(nèi)置的停止條件可以終止瞬態(tài)求解器，從而阻止求解器占用不必要的時(shí)間步長，提高求解效率。 |
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