FDTD算前向散射是对光源归一化了吗?

fdtd

#1

您好:
我们算的散射其实是各个面的透射光功率/光强,那其实是透过率光源面积,图示是后向散射面的透过率,如果我前向散射的话一样提取前向面的透过率乘以光源面积就可以了,那有对光源归一化处理吗?还是这个透过率本身就是对光源归一化的结果?现在我们实验想跟仿真对应上遇到个问题,就是实验使用模型跟仿真一样,实验探测前向的散射光,那我们做处理时一般都是再找没有颗粒的金膜地方测下散射信号作为背景,然后颗粒信号除以这个背景信号。现在有另一种意见就是说颗粒的信号应该除以玻片上光源的背景,这样才是跟FDTD仿真对应的,是对光源的归一,但实验这样处理出来结果更怪的。所以想请教下软件具体是怎么处理的?


#2

这里面包含几个问题:
1:光源归一化处理:是的,在线性光学范围,缺省的设置都是与光源功率归一化了,就是CW Norm状态;
2:在散射情况下,光功率和光强哟微妙的差别,归化功率(透射率)可能大于一,原因就是功率用光强乘面积,参见这里的说明
3:实验与仿真对应问题, 你说实验测量的是探测前向的散射光,而你仿真监视器金记录了较小的散射角,即一般的监视器尺寸对应于球心的角度,可能与实验不符。 要得到前向的散射光,需要较大的仿真区以及监视器,参见这个例子
4:软件具体是怎么处理的:就你的情况,你如果能比秒测量直射光,就是零度对应的光,其它方向均是散射光,也就是仿真的结果。横向的那个是金膜吧?如果是,实际计算散射的光是入射光减去金膜多次反射后的光。如果要与实验比较,一般需要重新标定结果的。 你们是将所有方向的光(除去直射部分)积分吗?如果是这样,可能除以没有颗粒金膜的透射功率可能好些,具体还需要你们自己决定。
你的结构应该是颗粒+金膜+玻片,如果是,应该将玻片也加进去。用金膜+玻片作参考。


#3

您好:
我其实没太明白您的意思,就是想上面那图显示的模型是金膜上面放颗粒,放从下往上经过金膜再球,然后我想看球的前向散射,您说的这个探测器要很大才行我以后再改,那么就是这个cross_section探测器里面的代码是这样的

Total power flowing outwards. Units = W

Pscat = (Px1 + Px2 + Py1 + Py2 + Pz1 + Pz2)*sourcepower(f);

Calculate cross-section

cross_section = Pscat/sourceintensity(f);
那么我就将顶面的Pz2的透过率提取出来按上面代码一样乘以光功率除以光强。但其实光功率是光强乘以面积,所以它就是透过率乘以光源面积,我只是不明白这个透过率是不是经过金膜和球散射的光功率除以TFSF光源的功率来的?
因为如果它是对光源归一化的,那我实验测的金膜上颗粒的散射信号就应该除以玻片上光源的背景信号(真正的光源信号),但我们以前处理都是金膜上颗粒的前向散射测出来,然后找个没有球的金膜地方测个背景信号,这样相除得到的结果,但这样做的话FDTD应该在金膜和球界面处加个探测器,这个作为无球金膜的信号,再pz2除以这个探测器归一才是和我实验这样处理相一致吧。


#4

“但其实光功率是光强乘以面积”,这句话仅对平面波成立,而TFSF是特殊的局部平面波,我们用此方法得到散射截面,此时的面积如果用散射截面才对;
Q:我只是不明白这个透过率是不是经过金膜和球散射的光功率除以TFSF光源的功率来的?
A:是。此时TFSF光源的功率就是光强乘以面积,所以它不准,有时透射率大于1,因为TFSF的特殊边界条件缘故。

“但我们以前处理都是金膜上颗粒的前向散射测出来,然后找个没有球的金膜地方测个背景信号,这样相除得到的结果“,我也认为是这样;

”但这样做的话FDTD应该在金膜和球界面处加个探测器,这个作为无球金膜的信号,再pz2除以这个探测器归一才是和我实验这样处理相一致吧。”
不是。如果这样,你这个探测器的结过就受到球的影响了。

现在问你个问题:你想要什么样的仿真结果?是要散射截面积还是散射光功率?TFSF主要计算前者,后者是有问题的(见前面回答),只能计算强度。这个是TFSF本身的问题,而且它的作用仅是计算散射和吸收截面积,而不是功率。让它计算功率超出了其工作范围。


#5

谢谢您的回答,有点明白了。
就是我们平时用FDTD计算这个在金膜上球的前向散射是用下面这个公式计算的,也就是散射截面对吧。当然z2应该设很大才对。
Pscat = (Pz2)*sourcepower(f);
cross_section = Pscat/sourceintensity(f);
那我们实验的测量方法就我上面说过的金膜上颗粒的前向散射测出来,然后找个没有球的金膜地方测个背景信号,这样相除得到的结果。
我的老师是觉得实验跟仿真要对的上的话,因为FDTDpz2的透过率是经过金膜和球散射的光功率除以TFSF光源的功率,我老师觉得那这个对光源归一化的,那我们实验是对金膜背景归一化好像不对,所以才说那要么实验上背景用玻片的,不用金膜的,这样是真实的光源背景。要么就FDTD金膜的背景要能计算出来,Pz2对这个归一。
我们的问题就是这么回事。


#6

这里面有些定义问题,我知道有人算前向散射分布,而要算截面,都是全部的,就是把4周全算上。前向散射截面如何定义呢?前向后向一般不同,它们与总的散射截面有什么关系呢?这个问题值得讨论。
不过,“那我们实验的测量方法就我上面说过的金膜上颗粒的前向散射测出来,然后找个没有球的金膜地方测个背景信号,这样相除得到的结果。“我是同意的,得到的是前向散射分布。其它的困难要花时间研究一下。如果仿真有问题不清楚请另外开新贴讨论。这里只讨论归化问题。