如何在OpticStudio中進(jìn)行雙折射光線的追跡

準(zhǔn)確的進(jìn)行雙折射光線的追跡要比追跡普通光線復(fù)雜的多：我們必須分別考慮尋常光和非尋常光的折射率和波矢方向。因此雙折射光線追跡功能只在光線入射到雙折射輸入 (Birefringent-In) 表面時開始執(zhí)行，在雙折射輸出 (Birefringent-Out) 表面結(jié)束。并且在雙折射輸入和雙折射輸出表面之間只允許存在坐標(biāo)間斷 (Coordinate Break) 表面。

在尋常光追跡中，光線向量S和波矢k的方向一致，因此OpticStudio使用尋常光的波矢k的分量來定義光線的方向余弦。

在非尋常光追跡中，k、S和晶軸向量a處于同一平面但不重合，因此使用S的分量定義光線的方向余弦。

以下為模擬一塊方解石晶體雙折射的示例，其中虛線表示晶軸：

入射光線入射到方解石晶體上并分裂為兩個方向的光線。其中尋常光線產(chǎn)生正常的折射，由于入射表面為平面，因此光線沒有發(fā)生偏折。非尋常光線則產(chǎn)生雙折射，因此即便光線正入射平面也產(chǎn)生了偏折。

下圖為OpticStudio中有關(guān)雙折射晶體的設(shè)置：

光線在入射到雙折射輸入面之前都是按照正常情況進(jìn)行光線追跡。雙折射輸入表面與標(biāo)準(zhǔn)表面一樣（可定義為圓錐面），此時材料使用的是CALCITE，OpticStudio將使用該材料折射率進(jìn)行尋常光光線追跡。OpticStudio將在相同的材料庫中尋找材料名為CALCITE-E的材料，并使用該材料折射率進(jìn)行非尋常光光線追跡。通過使用兩種實際材料，追跡過程可以考慮材料的所有屬性（透過率、色散和熱膨脹屬性等）。

晶軸方向與表面法向量的夾角在雙折射輸入表面中定義：

在雙折射輸入面的局部坐標(biāo)系下直接輸入晶軸的方向余弦。其中參數(shù)“顯示軸線 (Draw Axis)”用來定義布局圖中表示晶軸的虛線的長度（透鏡單位）。如果您不想顯示晶軸則設(shè)置該參數(shù)為零即可。

您可能會對布局圖中的結(jié)果存在一些疑問：光線因雙折射而分裂為尋常光和非尋常光兩個分量，但是在序列模式下光線是無法產(chǎn)生分裂的（這意味著輸入一條光線時輸出也是一條光線）。實際上OpticStudio執(zhí)行了兩次光線追跡分別追跡兩種情況，并使用模式參數(shù) (Mode Flag) 來決定當(dāng)前光線追跡的類型：

1、如果模式參數(shù)為0，則將追跡尋常光線

2、如果模式參數(shù)為1，則將追跡非尋常光線

上文中顯示的布局圖同時顯示了多重結(jié)構(gòu)下模式參數(shù)為0和模式參數(shù)為1的結(jié)構(gòu)：