Capítulo 4: Sistemas ópticos y trazado de rayos
4.0 Introducción
Este capítulo es una introducción práctica a la óptica geométrica, el trazado de rayos y el diseño de sistemas ópticos en OghmaNano. Está escrito para físicos, ingenieros e investigadores que quieran comprender cómo se propaga la luz a través de sistemas ópticos reales — lentes, aperturas, espejos, detectores y conjuntos de múltiples elementos — utilizando óptica de rayos explícita en lugar de optimización de caja negra.
El enfoque es deliberadamente geométrico y visual: los rayos se trazan en 3D completo, usted inspecciona hacia dónde van, identifica qué superficies realizan el trabajo y diagnostica comportamientos tales como viñeteado, recorte y transmisión dependiente de la longitud de onda a partir de imágenes de detectores y gráficas espectrales. El objetivo es construir un flujo de trabajo fiable: empezar de forma simple, inspeccionar rayos, y luego aumentar el realismo y la complejidad.
Las páginas siguientes forman un conjunto conectado. Si es nuevo en Optical Workbench, comience con la visión general, luego pase a los detectores y finalmente recorra un sistema de lentes completo como ejemplo desarrollado.
4.1 Visión general: Sistemas ópticos y trazado de rayos
Empiece aquí para obtener el flujo de trabajo general y los conceptos principales de Optical Workbench: fuentes, elementos ópticos, propagación de rayos e inspección de trayectorias de rayos en 3D.
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Sistemas ópticos y trazado de rayos
Visión general del flujo de trabajo de Optical Workbench y de las salidas del trazado de rayos. -
Editor S-plane
Edición de lentes superficie por superficie (radios, espesores, materiales) con trazado de rayos completo en 3D.
4.2 Detectores e imágenes registradas
Los detectores convierten impactos de rayos en distribuciones espaciales de intensidad. Aquí es donde conecta la geometría de rayos con salidas medibles: imágenes, patrones de spot y transmisión.
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Detectores ópticos
Planos detectores, mapas de intensidad registrados y eficiencia de colección dependiente de la longitud de onda.
4.3 Ejemplo desarrollado: lente triplete de Cooke
El triplete de Cooke es una lente histórica importante de tres elementos y un buen primer sistema completo para estudiar. El tutorial utiliza imágenes de detectores y espectros de eficiencia para desarrollar intuición sobre pérdidas, recorte y transmisión espectral.
- Triplete de Cooke (Parte A): Respuesta óptica
- Triplete de Cooke (Parte B): Análisis del rendimiento
- Triplete de Cooke (Parte C): Modificar y mejorar el diseño
Recorrido recomendado por este capítulo
- Lea la visión general y ejecute un primer trazado de rayos.
- Aprenda cómo los detectores registran imágenes y espectros de eficiencia.
- Recorra el tutorial del triplete de Cooke (A–C) como ejemplo completo desarrollado.
- Use una malla densa de longitud de onda (p. ej. 200–1500 nm, 20 puntos) siempre que quiera gráficas espectrales suaves.
Errores comunes
- El muestreo RGB está bien para imágenes, pero produce espectros dentados o sin sentido.
- Si su curva de eficiencia es ~100% en todo el rango, su detector puede estar colocado antes de la óptica.
- Si su imagen está en blanco, compruebe que el detector esté detrás del grupo de lentes y que la fuente apunte hacia él.