Che cos'è la distribuzione bidirezionale della diffusione (BSDF) basata sulla riflessione interna totale (TIR)?

Nella progettazione ottica, la funzione di distribuzione della diffusione bidirezionale (BSDF) per la riflessione interna totale (TIR), detta anche BSDF interna, corrisponde a una funzione di distribuzione della diffusione bidirezionale misurata su un’interfaccia che separa due mezzi diversi. Lo scopo è misurare la diffusione superficiale dall’interno di un materiale. Ciò è particolarmente rilevante per i materiali con una superficie ruvida, dove i fenomeni di diffusione superficiale e di riflessione interna totale si verificano contemporaneamente su due mezzi distinti. Si veda l'immagine per un esempio di guida di luce con texture VDI modellata in LightTools.

Come per qualsiasi BSDF, è necessario tenere conto dell'orientamento della luce. Questa illustrazione mostra come denominare ciascun caso. Una misurazione di questo tipo può rivelarsi molto utile quando l'elemento di diffusione non può essere considerato come un diffusore sottile. Un conduttore di luce, ad esempio, se abbinato a finiture superficiali granulose, richiederà una misurazione BSDF TIR.

Ciò richiede una configurazione di misura speciale in cui la superficie superiore levigata non influisca sui risultati del BSDF (perdite di Fresnel e diffusione). Il metodo Keysight utilizza una lente emisferica fissata alla superficie superiore levigata, con un indice di rifrazione il più possibile simile a quello del campione.

Questo emisfero elimina la rifrazione della luce in entrata/uscita sulla superficie non misurata. Il metodo Keysight utilizza inoltre un liquido a indice di rifrazione corrispondente per creare un contatto ottico, eliminando così la riflessione di Fresnel all'interfaccia.

È inoltre possibile eseguire misurazioni TIR utilizzando uno strumento Keysight Mini-Diff V2 in combinazione con LightTools e il suo modello di diffusione Microfacet.

La soluzione combina il modello di diffusione Microfacet di LightTools e una misurazione BTDF effettuata con il Mini-Diff V2: il BTDF frontale con un angolo di incidenza di 0° misurato a una lunghezza d'onda. Questa configurazione presenta il vantaggio che non si verificherà alcuna rifrazione sulla superficie non misurata.

Dopo aver formattato i risultati delle misurazioni del Mini-Diff V2 in Excel, è possibile importare i dati in LightTools per il modello Microfacet.

Il modello di diffusione a microfacette costruisce una finitura superficiale virtuale costituita da piccole faccette. L'inclinazione di tali faccette è impostata in modo tale che i raggi in uscita corrispondano a una determinata distribuzione quando un fascio colpisce la superficie da un determinato angolo di incidenza. Per qualsiasi altro angolo di incidenza, il modello calcola la distribuzione in base alla geometria delle microfacette. È quindi possibile utilizzare questa geometria per tutte le altre simulazioni.