一种变折射率光学系统光线追迹的新方法

光线方程仅在系统折射率为轴对称分布及近轴近似条件下可求得解析解,而对非近轴光线,尤其是变折射率系统,只能用计算机进行光线追迹,求数值解。常用之法是Taylor级数展开法,可达到一定精度,但计算量相当大。变形光线方程后,对定义的新变量直接应用一种标准的数学积分技术———Runge-Kutta方法,可达同样精度要求,而计算量大为减小。此法的另一好处是在于计算过程中简化了各光学平面两侧折射率的计算。在介绍Runge-Kutta方法的同时,给出算例以与Taylor级数展开法比较。     

无规则非均匀折射率场描述

在大气或流动介质中的折射率分布是无规则非均匀的,由于流动和温度变化的影响,无法用通常的梯度折射率公式来描述。提出采用自适应网格方法来描述无规则非均匀折射率场,将数据以动态八叉树结构存放在内存中,给出了网格划分的折射率判据和折射率梯度判据,并采用插值法来计算光线传播路径上的折射率和折射率梯度。以一种可以用公式描述的梯度折射率棒为例,在折射率阈值为0.005、折射率梯度阈值为0.000 5的条件下,建立了自适应网格并求出了一些位置处的折射率及其梯度,计算结果的均方根误差小于7×10－5,可以用于光线追迹。     

高斯光束等价光线追迹的新方法

提出一种输入和输出空间参考平面取在物象共轭平面处的高斯光束等价光线追迹的新方法,不仅可处理实际复杂光学系统高斯光束的传输和变换,而且能方便地算出象散、场曲和畸变等象差。     

单轴晶体上光线追迹的一套实用公式

本文在固定坐标系中推导了任一空间光线入射到单轴晶体上时折射光线方向矢的一般公式。     

压缩器光栅不平行度对色散影响的光线追迹法分析

利用光线追迹方法,对啁啾脉冲激光放大系统中压缩器的色散量进行了计算,分析了压缩器中两光栅不平行度对各阶色散量产生的影响,为压缩器光栅对的调节提供了依据。     

基于高密度子网格光线追迹的三维发射层析重建算法

三维(three- dimensional,3D) 发射层析技术(emission computerized tomography,ECT) 是一种简单、高效且准确的燃 烧场3D成像与检测技术,其中权重矩阵的计算 精度决定了层析重建的精度和质量。本文研究了一种基于高密度子网格光线追迹的权重矩阵 计算方法, 将被测区域划分为密度更高的子网格,并根据相机成像模型实现光线追迹,以确定离散网格 对投影像素 的权重因子。数值模拟和燃烧火焰重建实验表明该算法具有较高的精度和计算效率。该研究 对于3D发射层析技术的实用化具有重要的理论意义。     

光线追迹在离轴激光变换系统衍射计算中的应用

将几何光学的空间光线追迹方法与光的衍射理论相结合，通过建立等效近似光学系统，详细研究了一种已经在激光热处理中获得应用的非近轴激光变换系统，得到了与实验观测吻合的结果     

微柱阵列和两种透镜导管耦合系统的三维光线追迹与设计

微柱阵列和透镜导管组成的耦合系统在激光二极管阵列(LDA)抽运的全固态高能量激光器中起着重要的作用,其光束耦合性能直接影响激光器的最终输出能量和光束质量。为了设计微柱阵列和透镜导管耦合系统的最佳结构参数,需要研究抽运光在耦合系统内部以及在激光晶体端面的分布。利用几何光学理论,对LDA的发射光线经微柱阵列和透镜导管的传输进行三维空间追迹,并计算其能量传输效率和光束整形效果。比较了六面体导管和渐细圆台形导管的耦合性能。仿真分析结果表明,六面体导管需要长度较大,能量传输效率略高,而圆台形导管可以较短,耦合整形后的光斑更接近圆形。     

基于光线追迹法的非均匀温度场视觉测量畸变校正

为了解决视觉测量在非均匀折射率环境中应用时出现的成像畸变问题,建立了在非均匀温度场中形成的非均匀折射率场,研究了光线在该折射率场中的轨迹并根据轨迹偏差修正了图像畸变。利用背景纹影法重构了由非均匀温度场产生的空间折射率场,将空间点发出的光抽象为光线,根据龙格-库塔法修正非均匀折射率场中的光线轨迹并校正图像畸变。利用PnP(pespective-n-point)算法和校正前后图像中同一点的像素坐标解算该点的世界坐标。实验结果表明,该方法能有效降低测量误差,修正被测图像的畸变。     

3D tetrahedron ray tracing algorithm

A new three-dimensional (3D) tetrahedron meshed ray tracing (TMRT) method is proposed. It is based on dividing the propagation region into tetrahedral cells whereby the number of tetrahedrons is decided by the number of vertices of structures instead of their dimensions. This method represents a 3D extension to the 2D procedure described in an earlier paper. Results from the 3D TMRT method show significant improvement in computational efficiency and are typically less than one half of those of the visibility ray tracing approach. These results were illustrated by calculating the delay spread in a typical indoor propagation environment     

光纤剖面折射率分布测量新方法

本文在简述逆几何不迩理论基础上,讨论了如何结合计算机图像处理技术根据光线轨迹得出光媒质的剖面折射率分布方法,并且用在改型干涉显微镜基础上建立的ＣＣＤ摄像显微镜实验装置作出验证,从而也提出一种光纤剖面折射率分布测量的简便,易行,精度可靠的新方法。本文介绍的新方法对如何保证目前已被越来越普遍地应用于光通讯和光纤传感器中光纤性能的主要参数检测有十分显著的意义。     

室内射线跟踪关于反射次数的收敛性分析

由于射线跟踪所需时间随着反射次数增加而迅速增加,反射次数的上限值对于室内射线跟踪的精确度和效率至关重要。因此,本文开展了一个基于统计分析室内场景数据的射线跟踪收敛性研究。通过统计场景中的分布特征,分析射线跟踪不同反射路径的概率,研究接收功率关于射线跟踪最大允许反射次数的收敛关系,得出最优的反射次数上限值,实现优化室内射线跟踪的效率和精确度。将本文模型收敛性与射线跟踪仿真结果的收敛性参数进行对比,在同样计算精确度下,本文模型的收敛结果与射线跟踪仿真收敛结果一致,验证了本文模型的准确性。     

山地场景下3D射线跟踪的应用分析

山地场景海拔落差较大,地势起伏且遮挡多,传播环境复杂.与传统SPM传播模型相比,3D射线跟踪模型更好的反映了电磁传播的反射、绕射和衍射等场景,且模型参数也更加丰富,因此,会更准确合理.本文主要通过在云南某山地场景进行CW测试,使用3D射线跟踪传播模型进行模型校正并分析模型校准的结果,深入分析了在山地场景采用3D射线跟踪...     

用射线跟踪法预测室内电波传播模型

介绍了利用射线跟踪法预测室内电波传播模型的方法。该模型基于电磁场传播的物理模型,根据几何光学与一致绕射理论计算复杂电磁环境下信号的直射、反射和绕射多径传播,获得特定场景下信号覆盖强度、多径传播延时等数据,为室内基站优化和信道模型提取提供指导。     

Digital ray tracing for geotomography

Two methods for determining the coefficients in R, each element of which represents the transit length of the ith arc over the jth cell, are examined. The first method calculates the exact distance traveled by the ith ray over the jth cell, rij. For situations in which only a 0 or 1 indication of whether a cell is touched by a ray is required, a digital ray tracing method is considered. The quality of the images and the speed of the algorithms are discussed