¿Qué es la distribución de dispersión bidireccional (BSDF) por reflexión interna total (TIR)?

En el diseño óptico, la función de distribución de dispersión bidireccional (BSDF) por reflexión interna total (TIR), también denominada BSDF interna, corresponde a una función de distribución de dispersión bidireccional medida en una interfaz que separa dos medios diferentes. El objetivo es medir la dispersión superficial desde el interior de un material. Resulta especialmente relevante para materiales con una superficie rugosa, en los que los fenómenos de dispersión superficial y de reflexión interna total se producen conjuntamente en dos medios distintos. Véase la imagen para ver un ejemplo de una guía de luz con textura VDI modelada en LightTools.

Al igual que con cualquier BSDF, hay que tener en cuenta la orientación de la luz. Esta ilustración muestra cómo se puede denominar cada caso. Este tipo de medición puede resultar muy útil cuando el elemento difusor no puede considerarse un difusor delgado. Un conducto de luz, por ejemplo, si se combina con acabados superficiales granulados, deberá tener en cuenta una medición BSDF de reflexión interna total (TIR).

Esto requiere una configuración de medición especial en la que la superficie pulida superior no influya en los resultados de la BSDF (pérdidas de Fresnel y dispersión). El método de Keysight utiliza una lente hemisférica fijada a la superficie pulida superior, con un índice de refracción lo más cercano posible al de la muestra.

Este hemisferio elimina la refracción de la luz entrante y saliente sobre la superficie que no se mide. El método de Keysight también utiliza un líquido de adaptación del índice de refracción para crear un contacto óptico, eliminando así la reflexión de Fresnel en la interfaz.

También puede realizar mediciones TIR utilizando un instrumento Keysight Mini-Diff V2 junto con LightTools y su modelo de dispersión Microfacet.

La solución combina el modelo de dispersión de microfacetas de LightTools y una medición BTDF realizada con el Mini-Diff V2: el BTDF frontal con un ángulo de incidencia de 0°, medido en una longitud de onda. Esta configuración presenta la ventaja de que no se producirá refracción en la superficie no medida.

Una vez que haya formateado los resultados de medición del Mini-Diff V2 en Excel, puede importar los datos a LightTools para el modelo Microfacet.

El modelo de dispersión por microfacetas crea un acabado superficial virtual compuesto por pequeñas facetas. La inclinación de dichas facetas se ajusta de tal manera que los rayos salientes se ajusten a una distribución determinada cuando un haz incide sobre la superficie desde un ángulo de incidencia concreto. Para cualquier otro ángulo de incidencia, el modelo calcula la distribución de acuerdo con la geometría de las microfacetas. A continuación, puede utilizar esta geometría para todas las demás simulaciones.