光學設計和分析軟件的新用戶提出的一些常見問題是“結果有多準確？”或者“我能相信我得到的結果嗎？”簡單的答案是，它可以非常準確，但更好的答案是它視而定。精度將取決于諸如模型的準確性、所使用的特性的準確性、源模型的準確性以及光學設計和分析或射線跟蹤軟件本身的精度潛力等因素。在計算機模擬中有時使用一個縮寫和編程，GIGO，垃圾進，垃圾出（英語：Garbage in, garbage out，縮寫：GIGO），或譯為廢料進，廢品出，是計算機科學與信息通信技術領域的一句習語，說明了如果將錯誤的、無意義的數(shù)據(jù)輸入計算機系統(tǒng)，計算機自然也一定會輸出錯誤、無意義的結果，這在光學設計和分析軟件中也是如此。
讓我們仔細看看一些可能影響結果準確性的因素以及一些例子。第一個因素是模型本身的準確性。這個簡單的版本是，在光學設計和分析軟件中的模型是否符合設計者的意圖？一個夸張的例子 是使用拋物面反射器的設計，但該反射器在光學軟件中被建模為一個球形反射器。請注意下面圖1和圖2中拋物面和球面反射器之間的光束圖案和峰值強度的差異。
使用的特性，如材料和表面特性，不能準確地表示實際組件，那么就不能期望結果是正確的。這可能是在建模鏡頭時使用了錯誤的玻璃材料。例如，選擇Schott B270玻璃代替Schott FK54。
圖3： 由于不同的眼鏡而引起的焦距變化。
Schott B270在上面。Schott FK54在底部
在上述情況下，不同的玻璃對焦距的影響很容易看出。在其他情況下，其影響可能很小或更難以辨別。
反射鏡或反射器的表面光潔度是影響反射器性能的一個重要因素。如果表面模型具有完美的鏡子 型性質(zhì)，一個在光學設計軟件中沒有吸收或散射的鏡子，但不是真正真實的，結果的模擬可能不能反映現(xiàn)實。圖4顯示了來自完美鏡面和具有散射分量的鏡面的反射射線的差異。帶散射的鏡通常會更好地匹配真實世界的結果，因為所有表面通常都會有一定的散射，即使它是非常小的量。
圖5顯示了改變在橢圓反射器上的表面特性的效果。聚焦點的輻照度圖的差異很容易看出。在這個例子中，最多鏡面反射鏡在左邊，最小的鏡面反射鏡在右邊。
圖5：具有不同表面性質(zhì)的橢圓反射器的輻照度圖
一個準確的源模型對于從模擬中獲得良好的結果至關重要。即使模型是正確的，并且已經(jīng)應用了適當?shù)膶傩?，如果源模型不準確，仿真結果也將與真實世界的結果不匹配。這方面的一些例子是將光源建模為點源或?qū)⑺猩渚€建模為并行。這些都是光學分析軟件中的選擇，但在大多數(shù)應用中，這些將不是最好的選擇。這些類型的源模型在建立模型或進行初始分析時可能很有用，但是為了得到準確的答案，需要更改為反映實際應用程序中使用的源的行為的更真實的源模型。幸運的是，有許多工具可用于精確建模光源，包括來自光源制造商的射線文件和表面光 源特性，它們可以完全建模光源的光譜和角分布。
圖6顯示了一個紅外混合透鏡，光源建模為點光源，并使用射線文件作為實際LED。請注意，當使用ray文件時，強度幾乎降低了4倍。在這種情況下，LED的發(fā)射面積相對較小，約為1mm2，但結果上的差異是明顯的。如果使用一個點源來設計和分析這個鏡頭，那么當產(chǎn)品生產(chǎn)時的結果將會令人失望。
在源建模中，精度影響的另一個例子是圖7和圖8所示的太陽能聚光器。把陽光建模為平行光可能很誘人，但這也與現(xiàn)實不符。盡管陽光的散度角相對較小，但它對結果有很大的影響。圖7顯示 了使用平行光的光斑大小和輻照度。圖8顯示了當使用太陽能光源時的結果。請注意，光斑的大小現(xiàn)在要大得多，峰值輻照度減少了185倍。
在這兩個示例中，源模型中的微小差異可能會對仿真模型產(chǎn)生重大影響。
最后一個示例顯示了將所有這些因素捆綁在一起，并包括對實際部分的測量值。圖9顯示了一個脈沖氙氣閃光燈的圖像和同一盞燈的光學模型。然后對閃光燈的各個部分應用適當?shù)牟牧虾捅砻嫘阅堋?/p>
利用氙弧本身的實際圖像生成了氙弧模型。該燈的光譜也被測量并用于分析。
圖12顯示了模型與角度分布的測量結果。有很好的模型結果和測量結果之間的一致性，包括用于穩(wěn)定電弧的探針的效果。燈組件中白色底座的影響也得到了很好的模擬，這可以從圖中心的較高強度的小區(qū)域得到證明。這也與測量結果很吻合。圖13顯示了模型中使用的光譜。它的分辨率低于圖11中的數(shù)據(jù)，但與實際數(shù)據(jù)的一致性很好。
圖12：模型與角度分布的測量數(shù)據(jù)
最后一點是關于射線跟蹤算法本身的精確性。為了獲得最好的結果，重要的是要使用一個光學設計和分析程序，它具有精確的光線跟蹤特性，并且不為了速度而進行近似。
光學設計和分析軟件是加快設計和開發(fā)過程的優(yōu)秀工具，同時也允許用戶在短時間內(nèi)和在虛擬環(huán)境中測試多個設計。這允許用戶在提交物理原型之前發(fā)現(xiàn)并糾正軟件環(huán)境中的錯誤。在軟件上犯錯誤總是更好的、更便宜的。但能夠做到這一點的一個關鍵是能夠信任在光學設計和分析軟件中獲得的結果。用戶需要記住，諸如點源和完美表面等參數(shù)只存在于軟件環(huán)境中。需要小心，設計師和工程師需要意識到，使用這些參數(shù)的結果可能不會轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。為了一個可信任結果，用戶需要一個準確的模型、準確的屬性、準確的源模型和準確的軟件。
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