什麼是全內反射 (TIR) 雙向散射分佈 (BSDF)？
全內反射 (TIR) 雙向散射分佈 (BSDF) 的定義
在光學設計中，全內反射 (TIR) 雙向散射分佈函數 (BSDF)，也稱為內部 BSDF，對應於在分隔兩種不同介質的介面上測量的雙向散射分佈函數。其目的是測量材料內部的表面散射。這對於表面粗糙的材料尤其重要，因為表面散射和全內反射現象會同時發生在兩種不同的介質上。請參閱圖片，了解在 LightTools 中建模的帶有 VDI 紋理導光板範例。
與任何 BSDF 一樣，您必須考慮光的方向。此圖說明了如何命名每個案例。當散射元件不能被視為薄型擴散器時，此類測量會非常有用。例如，如果導光管與顆粒狀表面處理結合使用，則必須考慮 TIR BSDF 測量。
目錄
為何 TIR 對於光學設計很重要？
TIR BSDF 與傳統 BSDF 一樣，是測量角度光學散射的重要工具。它是讓您盡可能精確地了解所用材料光學特性的幾種方法之一。
在光學設計中，準確的模擬結果取決於準確的光學特性。事實上，僅憑幾何形狀無法決定光線分佈；而是光學特性決定了光線的能量和方向如何變化。獲得精確特性的最佳方法是直接測量材料並將數據匯出以用於光學軟體工具。
準確的測量有益於整個設計流程：
- 光學設計師需要準確的光學特性來進行光線追蹤模擬。
- 研發工程師需要根據指定的光學特性設計合適的材料。
- 品保人員必須完美地控制製造過程中的品質檢測。
Keysight 提供哪些 TIR 測量解決方案？
TIR 是最複雜的散射測量之一。Keysight 提供兩種 TIR 測量解決方案：Keysight REFLET 180S 和 Keysight Mini-Diff V2。
Keysight REFLET 180S
這需要一個特殊的量測設置，以確保頂部拋光表面不會影響 BSDF 結果（菲涅爾損耗和散射）。Keysight 方法是將半球形透鏡連接到頂部拋光表面，其折射率盡可能接近樣品。
這個半球體可以消除未量測表面上入射/出射光的折射。Keysight 方法還使用折射率匹配液來建立光學接觸，從而消除介面處的菲涅爾反射。
您可以使用 Keysight REFLET 180S 執行標準 BRDF 或 BTDF 量測。
若要完整表徵樣品，您需要四種不同的量測配置。
此圖顯示了使用 Keysight REFLET 180S 取得的 VDI 精加工表面結果。
Mini-Diff V2
您也可以使用 Keysight Mini-Diff V2 儀器，結合 LightTools 及其微面散射模型，執行 TIR 量測。
此解決方案結合了 LightTools 微面散射模型和使用 Mini-Diff V2 執行的一次 BTDF 量測：即在單一波長下，以 0° 入射角量測的正面 BTDF。此設置的優點是，在未量測表面上不會發生折射。
在 Excel 中格式化 Mini-Diff V2 量測結果後，您可以將資料匯入 LightTools 以用於微面模型。
微面散射模型使用小刻面建構虛擬表面光潔度。這些刻面的斜率設定為，當光束以一個入射角撞擊表面時，出射光線與一個分佈相符。對於任何其他入射角，模型會根據微面幾何形狀計算分佈。然後，您可以將此幾何形狀用於所有其他模擬。
以下比較圖驗證了此方法，模擬結果與等效量測結果非常吻合。
需要協助或有疑問嗎？