如何在OpticStudio进行双折射光线的追迹

双折射输入面

准确的进行双折射光线的追迹要比追迹普通光线复杂的多：我们必须分别考虑寻常光和非寻常光的折射率和波矢方向。因此双折射光线追迹功能只在光线入射到双折射输入 (Birefringent-In) 表面时开始执行，在双折射输出 (Birefringent-Out) 表面结束。并且在双折射输入和双折射输出表面之间只允许存在坐标间断 (Coordinate Break) 表面。

在寻常光追迹中，光线向量S和波矢k的方向一致，因此OpticStudio使用寻常光的波矢k的分量来定义光线的方向余弦。

在非寻常光追迹中，k、S和晶轴向量a处于同一平面但不重合，因此使用S的分量定义光线的方向余弦。

以下为模拟一块方解石晶体双折射的示例，其中虚线表示晶轴：

入射光线入射到方解石晶体上并分裂为两个方向的光线。其中寻常光线产生正常的折射，由于入射表面为平面，因此光线没有发生偏折。非寻常光线则产生双折射，因此即便光线正入射平面也产生了偏折。

下图为OpticStudio中有关双折射晶体的设置：

光线在入射到双折射输入面之前都是按照正常情况进行光线追迹。双折射输入表面与标准表面一样（可定义为圆锥面），此时材料使用的是CALCITE，OpticStudio将使用该材料折射率进行寻常光光线追迹。OpticStudio将在相同的材料库中寻找材料名为CALCITE-E的材料，并使用该材料折射率进行非寻常光光线追迹。通过使用两种实际材料，追迹过程可以考虑材料的所有属性（透过率、色散和热膨胀属性等）。

晶轴方向与表面法向量的夹角在双折射输入表面中定义：

在双折射输入面的局部坐标系下直接输入晶轴的方向余弦。其中参数“显示轴线 (Draw Axis)”用来定义布局图中表示晶轴的虚线的长度（透镜单位）。如果您不想显示晶轴则设置该参数为零即可。

您可能会对布局图中的结果存在一些疑问：光线因双折射而分裂为寻常光和非寻常光两个分量，但是在序列模式下光线是无法产生分裂的（这意味着输入一条光线时输出也是一条光线）。实际上OpticStudio执行了两次光线追迹分别追迹两种情况，并使用模式参数 (Mode Flag) 来决定当前光线追迹的类型：

1、如果模式参数为0，则将追迹寻常光线

2、如果模式参数为1，则将追迹非寻常光线

上文中显示的布局图同时显示了多重结构下模式参数为0和模式参数为1的结构：