使用射线光学模块在光学大型系统中模拟射线跟踪
光射线跟踪软件
射线光学模块是comsol多物理的附加组件®使您可以使用射线跟踪方法对电磁波传播进行建模的软件。传播波被视为可以在模型几何形状中的边界上反射，折射或吸收的射线。与波长相比，这种电磁辐射的处理使用近似值。
将射线光学模块与Comsol的其他模块相结合®产品套件可以在温度梯度和变形的几何形状中进行射线追踪，从而可以在单个模拟环境中进行高保真结构 - 热点性能（Stop）分析。
您使用射线光学模块获得的东西
射线光学模块与Comsol Multiphysics的核心功能相结合时，为专业射线光学建模提供了工具®软件平台。
射线光学模块包括用于建模的工具：
- 汽车照明
- 建筑物和房间照明
- 相机
- 分级指数（笑）镜头
- 干涉仪
- 激光腔稳定性分析
- 激光聚焦系统
- 激光系统
- 光学过滤器
- 单色
- 太阳辐射和太阳能收集
- 光谱仪
- 结构 - 热点性能（停止）分析
- 望远镜
- 热透镜
多物理耦合：
包括射线光学模块：
- 射线热源
射线光学模块功能和功能
射线光学模块包括一个基本几何零件的库，包括镜子，镜头，棱镜和孔径停止。这些部分中的每一个都是完全参数化的，其中许多零件都包含具有不同输入参数组合的变体，因此可以方便地修改它们以拟合光学设计。
例如，您可以将球形或圆锥镜插入几何序列中。指定表面是凹面还是凸面；输入曲率半径；然后指定公寓的透明直径，全直径和直径（如果有）。这些输入可以手动调整，也可以通过进行参数扫描研究来调整。此外，可以使用内置的工作平面将零件相对于先前插入的零件定向，并且这些零件可以自动创建命名的选择，以轻松将边界条件分配给正确的表面。
射线光学模块的零件库包括以下内容：
- 镜片
- 球形
- 圆柱形
- 无球
- 成对的东西
- 镜子
- 球形
- 轴和离轴圆锥
- 平面
- 光圈停止
- 圆
- 长方形
- 复合抛物线浓缩器
- 轴对称
- 槽
- 分束器
- 棱镜
- 逆转录器
射线光学模块的零件库包括各种几何零件，包括：椭圆形平面镜（1），复合抛物线浓缩器（2），球形镜头（3），球形镜（4），矩形和圆形孔径（（5），离轴圆锥镜（6）和角立方体逆转录器（7）。
牛顿望远镜的光线具有球形主镜和平坦的椭圆次级镜子。
哈勃太空望远镜中的光线，该光线使用标准的Ritchey-Chrétien几何形状，该几何形状由两个轴上圆锥形镜组成。
每种培养基的折射率可以直接指定或从光学分散关系中得出。色散系数（例如Sellmeier系数）可以从材料数据库中加载或直接输入到用户定义的材料中。折射率可能很复杂，其中实际部分决定了介质中的光速，而假想部分会导致射线衰减或增益。
还可以根据温度调整热光分散系数来调整折射率。还有一个依赖温度的Sellmeier色散模型，该模型将温度和波长依赖性结合到一组Sellmeier系数中，这对于低温材料特别有用。
双高斯镜头系统显示为2D切片。这六个镜头由具有不同光学色散系数的三个不同玻璃（以蓝色，绿色和红色显示）制成。
射线会自动检测其路径中的几何边界，而无需指定射线边界相互作用的顺序。当射线到达表面时，它可以被扩散或触发反射，折射或吸收。您还可以分配有条件的边界交互，或者在两个不同的边界交互之间随机选择给定概率。
在介电介质之间的边界上，每个事件射线都确定性地分为反射和折射射线。还自动检测到总内部反射。如果求解了射线强度，则根据菲涅尔方程自动更新反射和折射光线的射线。您还可以在材料不连续性上定义薄介电层，这些材料不连续性可以用作过滤器，防反射涂层或介电镜。
射线光学模块包括：
- 吸收
- 衍射光栅
- 扩散（兰伯特）散射
- 预定义的光学组件
- 线性极化器
- 线性波延迟
- 圆形波浪延伸器
- 去极化器
- 用户定义的Mueller矩阵
- 介电介质之间边界的反射/折射
- 自动检测总内反射（TIR）
- 使用菲涅耳方程重新引导射线强度
- 将单层或多层薄电介质涂层添加到任何表面
- 镜面反射
白色的学生埃切尔光谱仪是通过使用两个镜子，两个衍射光栅和一个PETZVAL镜头系统来建模的，该系统结合根据其波长将射线分类为2D点。
可以通过直接输入其坐标，从文本文件中导入坐标或从所选几何实体释放射线来初始化射线。射线可以从几何形状中的域，边界，边缘或点的任何选择中释放出来。还具有专门的特征，可以在地球表面的指定位置产生太阳辐射，或者从照明边界释放反射或折射光线。
在求解射线强度时，可以通过使用表达式或将光度数据文件（特别是IES文件）加载到模型中初始化。
在每个释放位置，射线可以沿用户指定的方向启动，也可以从球形，半球，圆锥形或兰伯特分布中采样多个不同方向。
在理想条件（左）和真实条件（右）（右）（右）（右）和太阳肢体变暗的情况下，射线轨迹和沉积的焦平面中的焦平面上的电源和太阳盘接收器系统的焦平。
射线可以通过均质和分级指数（笑）媒体传播。它们也可以是单色或多色，您可以在其中指定波长的分布或输入一组离散值。
要求解沿着光线路径的额外数量，几何光学元件界面包括对射线强度和极化的内置处理。强度计算采用了Stokes -Mueller演算的一种形式，该形式可以轻松跟踪完全极化，非极化和部分极化的射线。
准直的入射光束聚焦到该Luneburg镜头的另一侧的一个点，该镜头是一种球形对称的分级指数（Grin）镜头。
与comsol多物理学®后处理工具，您可以同时创建视觉上令人愉悦且有益的模拟结果。您可以将射线绘制为2D或3D中的线，管，点和向量，并通过任意表达式为射线上色，该表达式可能在不同的射线甚至每个射线的路径之间变化。在求解射线强度时，您还可以沿射线绘制极化椭圆。
comsol多物理学®还提供了不仅显示射线路径的灵活性，还提供了其他专用图，以查看干扰条纹并将光路差分解为单个单色畸变项。您还可以用平面，球体，半球或更专业的表面绘制射线的交点。
光谱仪的射线图在交叉的切尔尼 - 变形构型中，带有波长（左）颜色的光线和光谱分辨率的1D图作为波长（右）的函数。
对称弓形配置中激光腔的稳定性分析。在1D图中，将射线迹线的结果与ABCD矩阵理论预测的腔稳定性进行了比较。射线图显示了稳定的配置（稳定性为1的参数值，因为射线仍然被捕获。
构建了射线光学模型后，应用程序构建器将提供许多进一步的机会，以进一步简化仿真工作流程。例如，您可以限制输入并控制模型的输出，参数化模型几何形状并提供模板的报告生成。
您可以使用仿真应用程序更快地运行自己的测试，也可以向团队的其他成员分发应用程序以运行自己的测试，从而进一步释放您的其他项目的时间和资源。
该过程很简单：
- 将射线光学模型转换为简单的用户界面（应用程序）
- 通过为应用程序用户选择输入和输出来自定义您的需求应用程序
- 使用comsol Server™或者comsol Compiler™乐动体育app无法登录使其他团队成员可以访问的产品
- 使您的团队能够在没有进一步帮助的情况下进行自己的设计分析
通过构建和使用仿真应用程序，在整个团队，组织，课堂或客户群中扩展模拟功能。
太阳能盘接收器模型变成了模拟应用程序，在不知道背景物理的情况下设计太阳盘接收器更容易访问。
现实世界的光学设计和诊断
光学系统可能对环境的变化极为敏感，尤其是在水下和外层空间等极端条件下运行时。您可以使用COMSOL多物理学创建高保真光学模拟®软件和专门的附加射线光学模块。
最明显的环境因素是温度，因为大多数材料的折射率遵循某种形式的热光分散关系。由于热应力或其他施加的载荷，光系统中的物理变形也会显着影响图像质量。您可以在单个集成的建模环境中方便地说明所有这些多物理现象，从而易于进行耦合的结构 - 热点性能（Stop）分析。您还可以将射线光学模块与其他提供扩展的结构和热建模能力的附加模块相结合，例如，以说明热辐射，结合传热，超弹性材料和压电性。
Vdara是CityCenter Land，LLC的注册商标。
Vdara是CityCenter Land，LLC的注册商标。
每个业务和每个模拟都需要不同。
为了充分评估comsol多物理学是否®软件将满足您的要求，您需要与我们联系。通过与我们的一位销售代表交谈，您将获得个性化的建议和充分记录的示例，以帮助您充分利用评估，并指导您选择适合您需求的最佳许可选项。
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