OghmaNano 包含一个高级三维光线追迹求解器，用于对光学系统、透镜、光阑、粗糙表面、微透镜和结构化光电组件进行建模。光线追迹模块专为成像光学、光学滤波、表面散射、出光和几何光学设计中的问题而设计。通过将显式三维几何与波长相关材料特性相结合，该求解器允许用户分析光如何在真实光学元件和完整组件中传播。
相同的框架可应用于广泛的光学系统，包括 Cooke triplet 镜头、 长焦定焦镜头、 通用光线追迹功能演示、 粗糙薄膜反射、 结构化薄膜中的出光，以及 微透镜与光学滤波演示。 由于求解器直接在完整三维几何中对追迹光线进行运算，因此它特别适合研究对于更简单近轴近似而言过于复杂的光学系统中的聚焦、像差、收集效率、探测器响应以及波长相关行为。
OghmaNano 提供了用于定义光源、放置 光学探测器以及使用 S-plane 编辑器编辑基于透镜的光学系统的专用工具。在实践中，这使得用户可以在同一工作流程中从紧凑的镜头处方出发，进入完整的三维场景，跨波长追迹光线，并分析几何结构和最终的探测器平面图像。
光线追迹求解器使光线在包含表面、体介质、光阑和平面探测器的三维场景中传播。在每个界面处，求解器施加适当的几何光学更新，因此光线可根据局部材料特性和几何结构被反射、折射、透射或吸收。在其最基本的形式中，折射由 Snell 定律控制，
\[ n_1 (\mathbf{k_i} \times \mathbf{n}) = n_2 (\mathbf{k_t} \times \mathbf{n}) \]
而界面反射和透射则取决于折射率以及局部入射几何。在实际光学仿真中，这意味着透镜曲率、间距、光阑尺寸和波长相关折射率都会直接影响系统最终的成像和通量。
与全波电磁求解器不同，光线追迹适用于光学波长远小于特征几何尺寸且光可以由定向光线准确表示的问题。这使得该方法对于多元件透镜、宏观光学系统、微透镜系统以及结构化表面中的散射或出光问题特别高效。它还使该求解器成为 OghmaNano 其余光学工具链的天然补充，在那里几何光学与 FDTD 和 transfer-matrix 建模等基于波的方法相互配合。
每个光线追迹仿真都依赖于三个核心要素：光源、光学系统和探测器。在 OghmaNano 中，光源通过 光源编辑器进行配置，用户可以在其中定义光束形状、波长或光谱范围、角分布和发射特性。这使得可以对从简单准直光束到更复杂的结构化或多波长光源的各种情况进行建模。
光学系统本身则使用三维几何构建，而对于基于透镜的系统，则使用 S-plane 编辑器。S-plane 提供了紧凑的镜头设计视图，其中半径、厚度、材料、直径和间距都可以直接编辑，同时仍与底层三维光学世界保持关联。这对于 Cooke triplet 这类经典多元件系统以及对镜头设计空间进行自动化参数扫描尤其有用。
探测器随后测量光学系统的结果。根据仿真设置，它们可以记录透射强度、探测器平面图像、随波长变化的效率，或其他派生光学量。综合来看，光源编辑器、S-plane 编辑器和探测器工具将光线追迹模块变成了一个用于光学设计、光学表征和几何驱动性能分析的实用环境。
OghmaNano 光线追迹环境的优势之一在于，它并不局限于单次手动运行。光学系统可以使用 自动化参数扫描 和 评价指标分析 进行系统探索。这使得用户能够在一批仿真中改变半径、厚度、间距、光阑设置或其他几何参数，然后定量比较所得的光学性能。
在实践中，这使得光线追迹模块不仅可用于可视化光线，还可用于真正的光学设计工作。光斑尺寸、探测器效率、图像质量、包围能量指标以及相关光学评价指标都可以从参数空间中提取并进行比较。因此，用户可以在不离开同一环境的情况下，从建立直觉的可视化过渡到更系统的镜头优化工作流程。
这种扫描与优化方法对于性能依赖于多个耦合设计变量的多元件系统特别有价值。它还使得该求解器成为进行公差研究、设计空间探索和快速比较替代光学布局的实用平台。
光线追迹求解器可用于广泛的真实光学问题。在成像光学中，它可对多元件透镜、光阑、焦平面和探测器图像进行建模，如图 ??、图 ?? 和 图 ?? 所示。在这些系统中，该求解器可用于研究像差、光阑尺寸、聚焦行为、成像形成以及波长相关通量。
相同的框架对于光与薄膜和结构化表面的相互作用也很有价值，包括粗糙薄膜反射、纹理层中的出光以及微透镜增强的收集或滤波。由于该方法直接作用于三维几何，因此它还可用于研究那些光在结构中的完整路径至关重要的更复杂光学组件。
由于 OghmaNano 支持波长扫描、探测器输出和自动化扫描，因此该求解器既适用于快速探索性仿真，也适用于更系统的光学设计工作流程。这使得它在从经典镜头设计到光电封装和结构化表面光学等语境中都很有用。
OghmaNano 包含一组不断增长的光线追迹示例和分步教程。它们既涵盖入门级光学系统工作流程，也涵盖参数扫描、评价指标、粗糙表面和微透镜结构等更高级用法。其目的在于帮助用户快速从几何模型过渡到可运行的光学仿真，然后进一步进行优化或分析。
有用的起点包括 光学系统与光线追迹简介、 Cooke triplet 镜头教程、 200 mm 定焦镜头示例、 光线追迹功能演示、 自动化 S-plane 参数扫描教程，以及 评价指标工作流程。 对于结构化表面光学， 粗糙薄膜反射、 出光，以及 微透镜演示 展示了如何将相同的光线追迹引擎用于经典镜头系统之外的场景。
试试一个光线追迹示例。
从 光学系统与光线追迹简介 开始，然后继续学习 Cooke triplet、 定焦镜头，或 自动化参数扫描 教程。
要构建你自己的系统，请从 光源、 光学探测器 以及 S-plane 编辑器 开始。