光學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料、表面、組件和系統(tǒng)的質(zhì)量提出了更高的要求，有時(shí)甚至是全新的要求。對(duì)于汽車應(yīng)用中的光學(xué)器件，促進(jìn)高透射率和散射的材料對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的效率和外觀非常重要。對(duì)于天文學(xué)和星載系統(tǒng)中的光學(xué)，材料要求可能大不相同;例如，限制反射率和減少雜散光的材料可能非常重要。

對(duì)光學(xué)技術(shù)中使用的材料的要求要求分析方法包括有關(guān)材料特性的足夠精確的數(shù)據(jù)。

在光學(xué)設(shè)計(jì)中包括反射率、透射率和吸收測(cè)量，這是有關(guān)材料和表面特性的關(guān)鍵信息。這有助于您在物理原型制作和制造之前評(píng)估材料對(duì)光學(xué)產(chǎn)品性能的影響。

以下是一些示例，說(shuō)明反射率和透射率測(cè)量如何借助 Synopsys TIS Pro 儀器改進(jìn)您的光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

反射率和透射率測(cè)量的定義

精確的光學(xué)系統(tǒng)仿真結(jié)果通常依賴于精確的材料和表面特性。幾何形狀本身并不能決定光分布;需要光學(xué)特性來(lái)表征能量和光線方向如何變化。我們將描述兩個(gè)可用于表征表面和材料光學(xué)特性的測(cè)量量。

第一個(gè)量是光的角擴(kuò)散。這也稱為BSDF（雙向散射分布函數(shù)）。BSDF描述了光在角空間中散射的位置，包括入射光進(jìn)入時(shí)的透射率和/或反射率。

第二個(gè)物理量是反射率/透射率（R/T）比。對(duì)于此類測(cè)量，無(wú)論光散射在哪里，當(dāng)光照射到表面或材料時(shí)，量都會(huì)對(duì)整個(gè)反射光或透射光進(jìn)行積分。

反射率或透射率由總反射光或透射光與輸入通量的比值來(lái)定義。

光學(xué)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)

量化對(duì)象的整體外觀很復(fù)雜，因?yàn)橥庥^是一種主觀品質(zhì)。但是，外觀的某些特定方面可以通過(guò)光散射測(cè)量進(jìn)行量化：

顏色來(lái)自材料反射的光的光譜分布

從材料反射的光的幾何分布中發(fā)光

紋理來(lái)自材料反射的光的空間分布

外觀的量化需要在物理量和觀察者通過(guò)視覺(jué)測(cè)量獲得的反應(yīng)之間建立相關(guān)性。BSDF 是整合此信息的物理量

反射率和透射率值可以從BSDF計(jì)算，但這在很大程度上取決于儀器精度和測(cè)量采樣或分辨率。

因此，在BSDF之上單獨(dú)測(cè)量R/T值可以提高光學(xué)仿真的準(zhǔn)確性。

新思科技 TIS Pro 如何工作

Synopsys REFLET 和 Mini-Diff 產(chǎn)品提供 BSDF 測(cè)量。

Synopsys TIS Pro 是一款新產(chǎn)品，允許用戶測(cè)量表面和材料的反射率/透射率。Synopsys TIS Pro 將集成球體和光譜探測(cè)器組裝在一個(gè)外殼中，可控制雜散光以確保準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

要使用 Synopsys TIS Pro，首先使用儀器隨附的標(biāo)準(zhǔn)參考完成校準(zhǔn)步驟。

然后，您可以測(cè)量光學(xué)表面。有兩種測(cè)量配置：一種用于反射率測(cè)量（如圖1所示），其中樣品放置在積分球的中心;第二個(gè)（如圖2所示）用于透射率，其中樣品放置在入口端口上。

圖 1：用于反射率測(cè)量的新思科技 TIS Pro 設(shè)置

圖 2：用于透射率測(cè)量的新思科技 TIS Pro 設(shè)置

指定要測(cè)量的入射角后，即可開(kāi)始測(cè)量過(guò)程。來(lái)自源和樣本的旋轉(zhuǎn)階段將相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)。然后，Synopsys TIS Pro 會(huì)將光線對(duì)準(zhǔn)樣品，其光譜檢測(cè)器將收集離開(kāi)積分球的信號(hào)，達(dá)到指定位置。Synopsys TIS Pro 將該信號(hào)與校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，然后計(jì)算反射率、透射率或吸收值。

您可以將測(cè)量結(jié)果導(dǎo)出到光學(xué)仿真軟件，例如LightTools。

應(yīng)用示例

新思科技 TIS Pro 是評(píng)估光學(xué)系統(tǒng)中表面和材料影響的理想選擇。您可以使用測(cè)量結(jié)果來(lái)：

表征汽車設(shè)計(jì)或通用照明系統(tǒng)的反射器/擴(kuò)散器材料

評(píng)估生產(chǎn)中的質(zhì)量控制

分析航空航天光學(xué)器件中使用的鍍膜的雜散光抑制

測(cè)量光譜行為以納入逼真的渲染

研究化妝品的光學(xué)特性

表征多個(gè)入射角的材料

圖 3：新思科技 TIS Pro 測(cè)量結(jié)果

審核編輯：郭婷