총 통합 산란이란 무엇인가?

전체 통합 산란(TIS)의 정의

전체 통합 산란(TIS)은 표면 또는 광학 요소의 확산 반사 및 투과에 의해 입사광 방향에서 얼마나 많은 빛이 편향(또는 산란)되는지를 설명합니다. 이는 빛이 표면에 입사될 때 확산 반사 및 투과된 광학 전력과 입사 광학 전력의 비율과 같습니다.

TIS = (확산 반사 복사속 + 확산 투과 복사속) / [(정반사 전력 + 정투과 전력) + (확산 반사 전력 + 확산 투과 전력)]

이는 TIS가 0과 1 사이의 값을 가지는 무차원 숫자임을 의미합니다.

TIS의 목표는 정반사 빔 없이 모든 방향으로 산란된 모든 빛을 수집하는 것입니다.

광학 설계에서 TIS가 중요한 이유는 무엇입니까?

TIS는 재료의 정밀한 광학적 특성을 얻는 데 필수적입니다. 이는 빛이 재료 샘플과 어떻게 상호 작용하는지 직접 측정할 수 있게 해주는 여러 광학 재료 성능 지표 중 하나입니다.

광학 설계 프로세스에서 정확한 시뮬레이션 결과는 정확한 광학 특성 정의(표면 및 벌크 특성)에 의존합니다. 기하학적 구조만으로는 빛의 분포를 결정할 수 없는 경우가 많습니다. 광학 재료 및 표면 특성은 광선의 에너지와 방향이 어떻게 변하는지 결정합니다. 사용할 재료의 광학적 특성을 충분히 정밀하게 아는 것이 중요합니다. 그런 다음 결과를 광학 설계 소프트웨어로 내보낼 수 있습니다.

정확한 측정은 다음 사항에 유용합니다:

• 광학 설계 소프트웨어 시뮬레이션을 위해 정확한 광학 특성이 필요한 광학 설계 엔지니어
• 특정 광학 특성을 제공하는 올바른 재료를 설계해야 하는 R&D 엔지니어
• 제조 품질 보증 및 제어 프로세스의 일부로 이러한 특성을 확인하는 품질 관리 담당자

TIS 외에도 측정되는 일반적인 광학 재료 성능 지표는 다음과 같습니다.

• 양방향 산란 분포 함수(BSDF)
• 반사율, 투과율, 흡수율

TIS는 어떻게 측정합니까?

TIS 측정은 수행하기가 매우 어렵습니다. 주로 반사 및 투과된 입사광을 산란광과 분리해야 하기 때문입니다. 이러한 복사 패턴은 일반적으로 중첩되어 측정 장비의 기하학적 구조를 사용하여 쉽게 분리할 수 없습니다.

다음 단락에서는 TIS 측정 방법을 간략하게 설명합니다.

적분구를 이용한 TIS 측정

특수 설계된 적분구를 사용하여 재료 샘플 또는 표면의 TIS를 측정할 수 있습니다. 이상적으로는 측정 설정이 모든 산란광 신호(정반사 제외)를 반구로 측정해야 합니다. 즉, 샘플에서 산란된 빛은 람베르트 반사 반구에 의해 통합된 다음, 입사 빔의 총 반사 및 투과 전력(반사 반구로도 측정됨)으로 정규화됩니다.

실제로는 샘플을 적분구의 출구 포트와 입구 포트에 차례로 놓고 레이저 소스로 조명하여 각각 (정반사율 전력 + 확산 투과율 전력) 및 (확산 반사율 전력 + 정반사 투과율 전력)을 측정합니다. 정반사 빔이 적분구 밖으로 나갈 수 있도록 포트를 연 후 동일한 측정을 다시 수행하여 확산 투과율 전력 및 확산 반사율 전력 측정에 포함되지 않도록 합니다.

BSDF를 이용한 TIS 측정

또한 각도 공간에서 스캔할 수 있는 검출기가 있는 고니오미터를 사용하여 TIS를 측정하여 샘플 또는 표면의 BSDF를 측정할 수 있습니다. 다음 공식에 표시된 대로 BSDF 측정에서 TIS를 직접 계산할 수 있습니다.

여기서 θd 및 φd는 각각 검출기의 산란각 및 방위각입니다.

θi 및 φi는 각각 소스의 산란각 및 방위각입니다.

θd _{Specular max} 및 θd _{Specular min}은 BSDF의 정반사 부분의 한계입니다.

TIS 계산 정확도는 BSDF 정확도 및 BSDF 샘플링에 따라 달라집니다. 해상도가 높을수록 TIS 평가가 더 정확합니다.

키사이트는 어떤 솔루션을 제공하나요?

키사이트는 광 및 온도 제어 실험실에서 측정 서비스를 제공합니다. 위에서 설명한 적분구 방법을 사용하여 TIS를 측정할 수 있습니다.

또한 키사이트는 TIS 계산에 사용할 수 있는 BSDF를 측정하기 위한 고급 산란 측정 장비를 실험실에 제공합니다. 예를 들어, 키사이트 REFLET 180S는 이러한 측정에서 TIS를 추출/계산하기 위해 BSDF를 측정할 수 있습니다. 정확도는 측정 해상도에 따라 달라집니다. 이러한 장비의 다양한 각도 해상도를 통해 다양한 정확도로 BSDF 측정에서 정반사 부분을 추출할 수 있습니다.