Optik algılayıcılarOptik algılayıcılar

1. Giriş1. Giriş

OghmaNano'da, ışığın bir optik sistem içinden geçerken yayılımını ölçmek için optik dedektörler kullanılır. Dedektörler, ana penceredeki optik şeridinden erişilebilen Optik Dedektörler Düzenleyicisi kullanılarak tanımlanır (bkz. Şekil ??).OghmaNano'da, ışığın bir optik sistem içinden geçerken yayılımını ölçmek için optik dedektörler kullanılır. Dedektörler, ana penceredeki optik şeridinden erişilebilen Optik Dedektörler Düzenleyicisi kullanılarak tanımlanır (bkz. Şekil ??).

Optik şeritten Optik Sensör Düzenleyicisini açın.Optik şeritten Optik Sensör Düzenleyicisini açın.

Optik Sensörler Düzenleyicisi ??'de gösterilmiştir. OghmaNano'daki bir optik sensör, simülasyon alanının herhangi bir yerine yerleştirilebilen iki boyutlu bir yüzeydir. Kavramsal olarak, idealize edilmiş bir CCD kamerası gibi davranır: içinden geçen fotonları sayar ve bunların spektral ve mekânsal dağılımını kaydeder.Optik Sensörler Düzenleyicisi ??'de gösterilmiştir. OghmaNano'daki bir optik sensör, simülasyon alanının herhangi bir yerine yerleştirilebilen iki boyutlu bir yüzeydir. Kavramsal olarak, idealize edilmiş bir CCD kamerası gibi davranır: içinden geçen fotonları sayar ve bunların spektral ve mekânsal dağılımını kaydeder.

Dedektörler ışığı emmez, yansıtmaz veya saçmaz. Matematiksel olarak şeffaftırlar ve optik alanı etkilemezler. Işınlar, dalgalar veya fotonlar dedektörden değişmeden geçer; dedektör sadece yüzeyinden geçenleri kaydeder.Dedektörler ışığı emmez, yansıtmaz veya saçmaz. Matematiksel olarak şeffaftırlar ve optik alanı etkilemezler. Işınlar, dalgalar veya fotonlar dedektörden değişmeden geçer; dedektör sadece yüzeyinden geçenleri kaydeder.

OghmaNano Optical Detectors Editor showing detector configuration options — Optik Sensör Düzenleyici yapılandırma paneli.Optik Sensör Düzenleyici yapılandırma paneli.

Right-click menu in the 3D scene showing New Detector option — 3D sahne üzerinde sağ tıklayarak doğrudan yeni bir dedektör oluşturun.3D sahne üzerinde sağ tıklayarak doğrudan yeni bir dedektör oluşturun.

2. Dedektörün geometrisi ve çözünürlüğü2. Dedektörün geometrisi ve çözünürlüğü

Bir dedektör, konumu, yönü ve enine boyutu (\(dx\) ve \(dy\)) ile tanımlanır. Kalınlığı (\(dz\)), dedektörün tamamen iki boyutlu bir yüzey olarak ele alınması nedeniyle önemsizdir. Dedektör, \(x\), \(y\) ve \(z\) eksenleri etrafında döndürülebilir, böylece herhangi bir yöne bakması sağlanabilir. Bu, iletilen, yansıyan veya yayılan ışığın keyfi geometrilerde yakalanmasını mümkün kılar. Dedektörler ayrıca, 3B sahne içinde sürüklenerek etkileşimli olarak yeniden konumlandırılabilir.Bir dedektör, konumu, yönü ve enine boyutu (\(dx\) ve \(dy\)) ile tanımlanır. Kalınlığı (\(dz\)), dedektörün tamamen iki boyutlu bir yüzey olarak ele alınması nedeniyle önemsizdir. Dedektör, \(x\), \(y\) ve \(z\) eksenleri etrafında döndürülebilir, böylece herhangi bir yöne bakması sağlanabilir. Bu, iletilen, yansıyan veya yayılan ışığın keyfi geometrilerde yakalanmasını mümkün kılar. Dedektörler ayrıca, 3B sahne içinde sürüklenerek etkileşimli olarak yeniden konumlandırılabilir.

Yapılandırma panelinin "Dedektör" bölümünde, "Örgü noktaları x" ve "Örgü noktaları y" parametreleri, dedektör yüzeyinde kullanılan mekânsal bölmelerin sayısını tanımlar. Bu parametreler, doğrudan bir CCD sensöründeki piksel sayısıyla ilişkilidir ve kaydedilen verilerin mekânsal çözünürlüğünü kontrol eder. Tek bir simülasyonda birden fazla dedektör kullanılabilir. Her dedektör bağımsız olarak çalışır ve kendi çıktı dosyaları kümesini oluşturur.Yapılandırma panelinin "Dedektör" bölümünde, "Örgü noktaları x" ve "Örgü noktaları y" parametreleri, dedektör yüzeyinde kullanılan mekânsal bölmelerin sayısını tanımlar. Bu parametreler, doğrudan bir CCD sensöründeki piksel sayısıyla ilişkilidir ve kaydedilen verilerin mekânsal çözünürlüğünü kontrol eder. Tek bir simülasyonda birden fazla dedektör kullanılabilir. Her dedektör bağımsız olarak çalışır ve kendi çıktı dosyaları kümesini oluşturur.

3. Dedektör örnekleri3. Dedektör örnekleri

Detector measuring light escaping from an optical system — Bir optik sistemden sonra yerleştirilen ve kaçan ışığı ölçmek için kullanılan bir dedektör. Bu dedektör, iletilen radyasyonun mekânsal ve spektral olarak çözümlenmiş bir kaydını sağlar.Bir optik sistemden sonra yerleştirilen ve kaçan ışığı ölçmek için kullanılan bir dedektör. Bu dedektör, iletilen radyasyonun mekânsal ve spektral olarak çözümlenmiş bir kaydını sağlar.

Detector capturing light emitted from the top of a LEFET — Işık yayan alan etkili transistörün (LEFET) üst yüzeyinden yayılan ışığı ölçen dedektör.Işık yayan alan etkili transistörün (LEFET) üst yüzeyinden yayılan ışığı ölçen dedektör.

4. Çıktılar4. Çıktılar

Bir dedektörün çıktı klasörünü açtığınızda genellikle dört dosya görürsünüz (Şekil ??'e bakın): detector_abs0.csv, detector_efficiency0.csv, detector_input0.csv ve RAY_image.csv. Bu dosyalar birlikte, (i) algılanan ışığın mekânsal dağılımını ve (ii) kaynaktan dedektöre olan spektral iletimi açıklar.Bir dedektörün çıktı klasörünü açtığınızda genellikle dört dosya görürsünüz (Şekil ??'e bakın): detector_abs0.csv, detector_efficiency0.csv, detector_input0.csv ve RAY_image.csv. Bu dosyalar birlikte, (i) algılanan ışığın mekânsal dağılımını ve (ii) kaynaktan dedektöre olan spektral iletimi açıklar.

Detector output shown as a CCD-like icon in the output browser — Dedektörden gelen sinyal, çıktı görüntüleme alanında CCD benzeri bir simge olarak gösterilir.Dedektörden gelen sinyal, çıktı görüntüleme alanında CCD benzeri bir simge olarak gösterilir.

Detailed detector outputs including spatial images and spectra — Dedektörden geçen ışık sayesinde elde edilen ayrıntılı sonuçlar.Dedektörden geçen ışık sayesinde elde edilen ayrıntılı sonuçlar.

RAY_image.csv, detektörün aldığı görüntünün mekânsal olarak çözümlenmiş halidir (kavramsal olarak bir CCD çerçevesi). Işın izleme modunda, genellikle üç temsilî dalga boyunun (nominal olarak "K", "Y" ve "M") izlenmesi ve bunların doğrudan bir RGB görüntüsüne eşlenmesiyle oluşturulur. Işın izleme yapılmayan iş akışlarında veya daha geniş bir dalga boyu kümesi izlendiğinde, OghmaNano, algılanan spektrumu, standart insan görsel renk tepki fonksiyonlarını kullanarak görüntülenebilir RGB'ye dönüştürür (bu nedenle renk, bir gözün ne göreceğinin doğrudan üç dalga boylu bir gösterimi yerine, bu konuda bir tahmin sunar). Pratikte, EL/PL spektrumları için birçok dalga boyunun izlenmesi gerekir; üç renkli RGB, hızlı optik görselleştirme için uygundur, ancak emisyon spektrumları için çok yetersizdir.RAY_image.csv, detektörün aldığı görüntünün mekânsal olarak çözümlenmiş halidir (kavramsal olarak bir CCD çerçevesi). Işın izleme modunda, genellikle üç temsilî dalga boyunun (nominal olarak "K", "Y" ve "M") izlenmesi ve bunların doğrudan bir RGB görüntüsüne eşlenmesiyle oluşturulur. Işın izleme yapılmayan iş akışlarında veya daha geniş bir dalga boyu kümesi izlendiğinde, OghmaNano, algılanan spektrumu, standart insan görsel renk tepki fonksiyonlarını kullanarak görüntülenebilir RGB'ye dönüştürür (bu nedenle renk, bir gözün ne göreceğinin doğrudan üç dalga boylu bir gösterimi yerine, bu konuda bir tahmin sunar). Pratikte, EL/PL spektrumları için birçok dalga boyunun izlenmesi gerekir; üç renkli RGB, hızlı optik görselleştirme için uygundur, ancak emisyon spektrumları için çok yetersizdir.

Kalan üç dosya, basit bir "girdi → algılama → verimlilik" zinciri oluşturur:Kalan üç dosya, basit bir "girdi → algılama → verimlilik" zinciri oluşturur:

detector_abs0.csv (??): Dedektöre ulaşabilecek olan ve prensipte ulaşması mümkün olan mevcut kaynak spektrumu. Bu, geometrik düzenleme ve emilim etkileri dikkate alınmadan önce yayılan ışınların/fotonların dalga boyuna göre dağılımını ifade eder ve aslında neyin dedektöre ulaştığını belirler.detector_abs0.csv (??): Dedektöre ulaşabilecek olan ve prensipte ulaşması mümkün olan mevcut kaynak spektrumu. Bu, geometrik düzenleme ve emilim etkileri dikkate alınmadan önce yayılan ışınların/fotonların dalga boyuna göre dağılımını ifade eder ve aslında neyin dedektöre ulaştığını belirler.
detector_input0.csv (??): Dedektör yüzeyine ulaşan ve bu yüzeyden geçen ışınlar/fotonların spektrumu (sayı olarak ifade edilir). Malzemenin emme özelliği ve kesme işlemi bu spektrumu değiştirir. Gösterilen örnekte, cam, spektrumun UV bölümünü emerek kısa dalga boylarında belirgin bir azalmaya neden olur.detector_input0.csv (??): Dedektör yüzeyine ulaşan ve bu yüzeyden geçen ışınlar/fotonların spektrumu (sayı olarak ifade edilir). Malzemenin emme özelliği ve kesme işlemi bu spektrumu değiştirir. Gösterilen örnekte, cam, spektrumun UV bölümünü emerek kısa dalga boylarında belirgin bir azalmaya neden olur.
detector_efficiency0.csv (??): dalga boyuna göre tespit olasılığının (yüzde olarak) değişimi; \[ \eta(\lambda)=100\times\frac{I_{\text{det}}(\lambda)}{I_{\text{avail}}(\lambda)} =100\times\frac{\texttt{detector_input0.csv}}{\texttt{detector_abs0.csv}}. \] formülü kullanılarak hesaplanır. Fiziksel olarak yorumlandığında: \(\lambda\) dalga boyunda yayılan bir ışın/fotonun ne kadarının dedektörden geçtiği ne olur?detector_efficiency0.csv (??): dalga boyuna göre tespit olasılığının (yüzde olarak) değişimi; \[ \eta(\lambda)=100\times\frac{I_{\text{det}}(\lambda)}{I_{\text{avail}}(\lambda)} =100\times\frac{\texttt{detector_input0.csv}}{\texttt{detector_abs0.csv}}. \] formülü kullanılarak hesaplanır. Fiziksel olarak yorumlandığında: \(\lambda\) dalga boyunda yayılan bir ışın/fotonun ne kadarının dedektörden geçtiği ne olur?

Rendered detector image (spatially resolved) generated from RAY_image.csv — Mekânsal çözünürlüğe sahip dedektör görüntüsü (kaynak: `RAY_image.csv`).Mekânsal çözünürlüğe sahip dedektör görüntüsü (kaynak: `RAY_image.csv`).

Detector input histogram showing available emitted spectrum that could have hit the detector — Dedektöre ulaşabilecek potansiyele sahip olan mevcut spektrum (`detector_abs0.csv`'den).Dedektöre ulaşabilecek potansiyele sahip olan mevcut spektrum (`detector_abs0.csv`'den).

Detected light counts versus wavelength from detector_input0.csv — `detector_input0.csv`'den elde edilen verilere göre tespit edilen ışık spektrumu (sayısal değerler).`detector_input0.csv`'den elde edilen verilere göre tespit edilen ışık spektrumu (sayısal değerler).

Detection efficiency versus wavelength computed from detector_input0.csv divided by detector_abs0.csv — Yüzde olarak ifade edilen \(\eta(\lambda)\) algılama verimliliği (kaynak: `detector_efficiency0.csv`).Yüzde olarak ifade edilen \(\eta(\lambda)\) algılama verimliliği (kaynak: `detector_efficiency0.csv`).