레이 트레이싱 튜토리얼 (파트 A): 거친 필름에서의 반사

이 튜토리얼에서는 OghmaNano의 레이 트레이서를 사용하여 거친 필름에서 빛이 어떻게 반사되는지를 연구합니다. 거칠기는 AFM 이미지 또는 다른 실험적으로 측정된 표면을 나타낼 수 있습니다. Reflection from film 데모를 불러와 레이 트레이싱 시뮬레이션을 실행하고, 필름 위에 위치한 검출기가 빛을 얼마나 효율적으로 수집하는지 확인합니다.

단계 1: 레이 트레이싱 예제 열기

Windows 시작 메뉴에서 OghmaNano를 실행합니다. 시작 창에서 New simulation을 클릭합니다. 그러면 장치 유형 라이브러리가 열립니다. ??에 표시된 것처럼 Ray tracing 범주를 찾아 더블 클릭합니다. 그러면 레이 트레이싱 데모 폴더가 열립니다 (??).

메시지가 나타나면 시뮬레이션을 저장할 디렉터리를 선택합니다. 모든 OghmaNano 시뮬레이션과 마찬가지로 네트워크 또는 클라우드 드라이브 대신 로컬 폴더(예: C:\)를 사용하는 것이 좋습니다. 시뮬레이션 속도에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.

단계 2: 필름과 검출기 확인

Reflection from film을 선택하면 Optical Workbench 메인 창이 열리고 3D 장면이 표시됩니다 (??). 빨간 표면은 거친 필름(예: AFM 높이 맵)을 나타내고, 녹색 화살표는 광원을 나타내며, 필름 위의 보라색 격자는 광학 검출기 – 개념적으로 CCD 카메라와 유사합니다.

마우스를 사용하여 3D 뷰를 탐색할 수 있습니다:

• 왼쪽 마우스 버튼: 장면 회전
• 오른쪽 마우스 버튼: 화면 이동
• 마우스 휠: 확대 및 축소

단계 3: 레이 트레이싱 시뮬레이션 실행

시뮬레이션을 시작하려면 툴바의 Run simulation 버튼(파란색 재생 아이콘)을 클릭하거나 F9 키를 누릅니다. OghmaNano는 광원에서 많은 광선을 추적하며, 필름의 국소 표면 법선에 따라 반사 및 굴절을 계산합니다. 시뮬레이션이 진행되는 동안 메인 뷰에는 광선 경로가 표시됩니다 (??).

단계 4: 다양한 파장 탐색

Optical 리본의 Wavelengths 위젯을 사용하면 3D 뷰에서 현재 시각화되는 파장을 선택할 수 있습니다. ??에 표시된 것처럼 드롭다운 상자에서 파장을 선택합니다. 이는 시뮬레이션을 다시 실행하는 것이 아니라 – 전체 스펙트럼은 미리 계산되어 있으며 – 표시되는 광선의 부분 집합만 제어합니다.

몇 가지 파장을 선택해 보고 검출기에서의 광선 밀도가 어떻게 변하는지 관찰하십시오. 튜토리얼의 다음 부분에서는 이것이 필름에서의 간섭, 산란 및 흡수와 어떻게 관련되는지 확인하게 됩니다.

단계 5: 검출기 출력 보기

레이 트레이싱이 완료되면 Output 탭으로 전환하여 디스크에 기록된 파일을 확인합니다 (??). 광선과 검출기 응답을 설명하는 다양한 파일이 표시됩니다. 이 튜토리얼에서 가장 중요한 것은 보라색 검출기 평면이 기록한 데이터를 포함하는 detector0 디렉터리입니다.

detector0 폴더를 더블 클릭한 다음 detector_efficiency0.csv 파일을 엽니다. 이 파일은 파장의 함수로서 검출기에 도달하는 광 에너지의 비율을 저장합니다. 이를 열면 OghmaNano의 플로팅 도구가 ??와 유사한 스펙트럼을 표시합니다.

서로 다른 파장에서 시각화된 광선과 검출기 효율 곡선을 비교하면 표면 거칠기, 산란 및 각도 분포가 검출 신호에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 직관을 얻을 수 있습니다.