광학 검출기

1. 소개

OghmaNano에서 광학 검출기는 빛이 광학 시스템을 통해 전파될 때 이를 측정하는 데 사용됩니다. 검출기는 광학 검출기 편집기를 사용하여 정의되며, 이 편집기는 메인 창의 Optical 리본에서 열 수 있습니다 (그림 ?? 참조).

광학 검출기 편집기는 ??에 표시되어 있습니다. OghmaNano의 광학 검출기는 시뮬레이션 영역 내 어디에나 배치할 수 있는 2차원 표면입니다. 개념적으로는 이상화된 CCD 카메라처럼 동작합니다. 즉, 이를 통과하는 광자를 계수하고 그 스펙트럼 및 공간 분포를 기록합니다.

검출기는 빛을 흡수, 반사 또는 산란하지 않습니다. 검출기는 수학적으로 투명하며 광학장을 교란하지 않습니다. 광선, 파동 또는 광자는 수정되지 않은 채 검출기를 통과하며, 검출기는 단지 그 표면을 가로지르는 것을 기록할 뿐입니다.

2. 검출기 형상과 해상도

검출기는 위치, 방향, 그리고 측면 크기 (\(dx\) 및 \(dy\))로 정의됩니다. 검출기는 순수한 2차원 표면으로 취급되므로 두께 \(dz\)는 중요하지 않습니다. 검출기는 \(x\), \(y\), \(z\)축을 기준으로 회전할 수 있으므로 어떤 방향도 향할 수 있습니다. 따라서 임의의 형상에서 투과광, 반사광 또는 빠져나가는 빛을 포착할 수 있습니다. 검출기는 3D 장면 내에서 드래그하여 상호작용적으로 재배치할 수도 있습니다.

구성 패널의 Detector 섹션에서 Mesh points x 및 Mesh points y 매개변수는 검출기 표면 전체에서 사용되는 공간 빈의 수를 정의합니다. 이는 CCD 센서의 픽셀 수에 직접 대응하며, 기록된 데이터의 공간 해상도를 제어합니다. 하나의 시뮬레이션에 여러 검출기를 배치할 수 있습니다. 각 검출기는 독립적으로 동작하며 자체 출력 파일 집합을 생성합니다.

3. 검출기 예제

4. 출력

검출기의 출력 폴더를 열면 일반적으로 네 개의 파일이 표시됩니다 (?? 그림 참조): detector_abs0.csv, detector_efficiency0.csv, detector_input0.csv, 그리고 RAY_image.csv. 이들은 함께 (i) 검출된 빛의 공간 분포와 (ii) 광원에서 검출기로의 스펙트럼 전달을 설명합니다.

RAY_image.csv는 검출기가 수신하는 것의 공간 분해 이미지입니다 (개념적으로는 CCD 프레임). 광선 추적 모드에서는 일반적으로 세 개의 대표 파장(명목상 “R”, “G”, “B”)을 추적하여 이를 직접 RGB 이미지에 매핑함으로써 생성됩니다. 비광선 추적 워크플로에서는, 또는 더 넓은 파장 집합을 추적할 때, OghmaNano는 표준 인간 시각 색 응답 함수를 사용하여 검출된 스펙트럼을 표시 가능한 RGB로 변환합니다(따라서 색은 눈에 보일 외관의 추정치이지, 문자 그대로의 3파장 렌더링이 아닙니다). 실제로 EL/PL 스펙트럼의 경우에는 많은 파장을 추적해야 합니다. 3색 RGB는 빠른 광학 시각화에는 적합하지만, 방출 스펙트럼에는 너무 희소합니다.

나머지 세 파일은 단순한 “입력 → 검출 → 효율” 체인을 형성합니다:

• detector_abs0.csv (??): 원칙적으로 검출기에 도달할 수 있었던 가용 광원 스펙트럼입니다. 이는 형상과 흡수가 실제 도달량을 결정하기 전에, 방출된 광선/광자의 파장별 분포입니다.
• detector_input0.csv (??): 실제로 검출기 표면에 도달하여 이를 통과하는 광선/광자의 스펙트럼입니다 (카운트로 보고됨). 재료 흡수와 클리핑이 이를 수정합니다. 표시된 예에서는 유리가 스펙트럼의 UV 부분을 제거하여 단파장에서 급격한 감소를 만듭니다.
• detector_efficiency0.csv (??): 다음과 같이 계산되는 파장에 대한 검출 확률(백분율)입니다 \[ \eta(\lambda)=100\times\frac{I_{\text{det}}(\lambda)}{I_{\text{avail}}(\lambda)} =100\times\frac{\texttt{detector_input0.csv}}{\texttt{detector_abs0.csv}}. \] 물리적으로 해석하면: 파장 \(\lambda\)에서 광선/광자가 방출될 때, 그 방출 중 얼마의 비율이 결국 검출기를 가로지르게 되는가?