什么是体积散射？
体积散射的定义
体散射是一种发生在光学介质（如玻璃或塑料）中的现象，其原理是材料内部存在的微小颗粒导致光线发生散射。介质中的颗粒缺陷可能由微小气泡、夹杂物或污染物引起。
这些光源产生的散射在性质上与表面颗粒的散射相似，不同之处在于无法通过清洁来消除。此类光学介质中的颗粒通常会向正向和反向散射光。散射的强度和偏振状态难以与缺陷特征建立直接关联，且与表面散射不同，其散射角没有随照明光斑尺寸而变化的最小值。
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体积散射为何对光学设计至关重要？
体积散射对光学设计至关重要，因为它会影响图像的清晰度和可视性。它是多种光散射测量方法之一，这些测量是基础 准确仿真结果基础 。
在光学设计中，仅凭几何形状并不能决定光分布；决定光线能量和方向如何变化的，是其光学特性。因此，尽可能精确地了解设计中所用材料的光学特性至关重要。
要获得精确的光学特性，最好的方法是直接测量材料，并将数据导出到光学设计软件中使用。
精确的特性之所以重要，是因为：
- 光学设计师需要准确的光学参数来进行光线追踪仿真。
- 研发（R&D）部门需要设计出具有指定光学性能的合适材料。
- 制造过程中的质量检查必须得到严格把控。
除了体积散射外，其他重要的测量指标还包括：
- 基于双向散射分布函数（BSDF）的角向光学散射：经典BSDF或全内反射（TIR）BSDF
- 全内散射（TIS）产生的光传播量：反射率、透射率、吸光度比
图1. 体散射是一种 发生在光学介质（如玻璃或塑料）中的现象，其原理是材料内部存在微小颗粒，导致光线发生散射。
是德科技为体积散射测量提供了哪些解决方案？
LightTools软件能够模拟体散射。它使用户能够分析光在各种介质中的传播行为，例如漫射塑料、带有缺陷（气泡）的玻璃板，或是充满灰尘的大气环境。当光线穿过体散射材料时，通常每发生一次粒子散射事件，就会产生一条新的光线。 材料内部散射事件的分布是基于散射粒子的密度通过统计方法计算得出的，通常假设该密度在材料内部是均匀的。每次散射事件产生的出射光线方向，是通过统计粒子散射模型（如 Gegenbauer 或 Mie 模型）计算得出的。
为了利用这些粒子散射模型设计采用真实散射材料的实际照明系统，您需要特定的参数值，而这些参数通常无法直接测量。是德科技开发了一种技术，能够基于对体积散射材料样本测得的BSDF数据，确定合适的散射参数值（适用于盖根鲍尔模型和米氏模型）。
您可以使用一款专用光学台——是德科技REFLET 180S 来进行 BSDF 测量。
| 仪器 | REFLET 180S |
|---|---|
| 类型 | BRDF/BTDF |
| 动态范围 | 109 |
| 波长范围 | 400 nm 至 1700 nm |
| 入射角 | 可调范围：+90° 至 –90° |
| 角范围 | 全景 |
| 角度精度 | < 0.1° |
| 重复性 | < 1% |
| 重量 | 80 公斤 |
对于体积散射测量，您可以对同一样品的四种不同厚度进行二维双向透射率分布函数（BTDF）测量。利用这四组 BTDF 测量数据，我们使用所开发的模型进行优化，以确定模拟该材料所需的参数。随后，我们验证计算结果是否与测量结果一致。
该优化提供了以下参数：
- 平均自由程（MFP），指光线在发生改变其传播方向的散射事件之前所行进的平均距离。
- 各向异性因子 g 和 α 描述了由 Gegenbauer 相位函数定义的角散射分布。在每次散射事件中，传播方向的角变化均从该分布中随机抽样获得。g 的有效取值范围为 –1 到 1，而 α 的取值可大于 –0.5。
- 透射率，即每次散射事件的绝对透射量。当透射率大于1.0时，粒子将获得能量。
您可以在LightTools照明软件中直接使用这些参数来创建材质文件（.mat），随后即可将其用于模拟。
提升您的光散射能力
是德科技 REFLET 180S 光学台操作简便，适用于点检或快速分析。这款紧凑型电动 3D 散射仪可广泛应用于汽车照明设计、光学传感器、航空航天等领域。
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