一、波导（积分管）介绍
照明系统的一大作用就是将光非常均匀的投影到成像系统或者微型芯片上，例如数字投影系统，但是将光束变得均匀靠寻常透镜实现难度比较大，况且芯片经常遇到的是方形的，光源发光一般是圆形椭圆形多一些，光束整形也是一个问题。
波导整形是一个匀化光束和实现整形的方法。波导也被称为积分管，是一个矩形玻璃体，特点是入射面相比于其长度来说比较小，光线顺利进入波导后在其中发生多次的全反射，最后出射形状就是波导的端面形状。积分管整形的方案在照明系统或者光束整形系统中经常遇到，这篇文章就简单使用一个案例仿真一下波导整形匀光出来的效果。
二、设计思路
光源：
波长587nm，光源灯丝尺寸长度20mm10圈的螺旋灯丝，有抛物面反射镜杯，曲率半径100，杯口直径150
波导：70×70×2000
主要分析光束经过波导后的光斑形状和能量分布情况。
将光源发出的光线被聚光透镜聚拢，经过矩形波导匀光整形成矩形。设置多个探测器，光线追迹到光学系统不同位置的探测器上，分别对比光源发光位置、经过聚焦透镜后还有经过波导积分管后的能量照度分布。
三、简述非序列和序列模式
在非序列设计的设置中，和序列设计略有不同。
非序列模式下，在设置物体的时候主要是以整个物体进行设置的，例如我想要一个透镜我就直接设置一个透镜，在同一栏后面的参数中具体设置前表面和后表面的半径，设置透镜材料等等。
而序列模式中我们是以表面来分别设置的，先设置前表面，再设置后表面，然后选择一个合适的材料。
在物体位置设置上也有不同，在非序列模式中，z的位置指的是和指定物体的前表面之间的距离，即“从前一个物体的头部到这个物体的头部”距离，（“参考位置”如果填-1指的是和前一个物体），也可以不指定物体，设置固定位置，即每一个物体的位置被定死，不会因为前一个物体的移动而移动。在序列模式下，每个表面都有厚度，指的是和下一个表面的距离，那么前面的镜片位置移动一定会引起后面所有镜组的改动。
四、结构设置
添加光源：
光源拆分成两部分，一个是抛物形反射面，一个是发光的灯丝。抛物反射面是物体选择一个标准面然后设置成抛物形（圆锥曲线为-1），然后按照要求设置口径。灯丝的话需要在抛物反射镜的焦点处，这样出射的光才尽可能是平行光。
这里的陈列光线条数指的是软件画出来的示意图的光线数，分析光线条数指的是实际上软件在计算探测器上能量分布时参与分析的光线条数，一个是“面子工程”，一个是“实干家”，我们一般设置陈列光线数不用太多够自己理解就行，分析光线数量尽量多一些，这样更接近实际情况。
添加探测器：
这个x半宽y半宽就是探测器那个矩形框的尺寸，后面的x和y像素数反映的是探测器能够探测光线的分辨能力。探测器材料不设置，意思透明，光可以透过去，如果不想透明，可以在材料上写absorb，表明对光线的吸收。
之后在聚光透镜和波导后面也都设置探测器。
添加聚光透镜：
在之前一篇帖子里面也说过，咱们照明系统设计一般不太注重像差，顶多看看球差色差等等，这次的系统也不复杂，重点是波导积分管，透镜主要起一个聚拢光强的作用，这里选用一个平凸透镜，凸面在前平面在后。
设置的时候先把物体类型选为标准透镜，然后分别设置透镜的位置、前后半径、材料、孔径。
设置波导积分管：
其实波导就是一个矩形玻璃块，所以在物体类型中选择矩形体，然后材料可以选择一个常用玻璃，尺寸就按照我们要求的来。在以后的设计中如果有朋友用到这个波导，觉得匀光效果没达到预期，或许是因为光线在波导中全反射的次数不多，可以尝试把波导加长一点，当然波导的宽度不能太大，太大就使得满足全反射条件的光线数目大大减低，光线很容易从两侧漏出去。
五、光线追迹与查看
点击光线追击，呈现出这样的页面：
其中，“清除并追迹”和“追迹”的区别是，“清除并追迹”是每一次追迹重新开始，而“追迹”是后一次追迹在前一次追迹的基础上做叠加，有的时候追迹一次光强太低，光分布不明显，就想多追迹几次看看光斑形貌，就使用“追迹”。
追迹完我们如何看结果呢？就需要我们点击“探测器查看器”，在里面主要对三个地方进行设置。首先系统里面可能会设置多个探测器，你要用的哪个探测器，在“探测器”里面选择；其次是“显示为”，在这里你可以选择成图的形式，二维图是要伪彩色还是黑白，一维行列分析等等；还有“显示数据”也要设置，这里因为我们就看一下照度，不牵扯相干照度，就使用默认的“非相干辐照度”。
上面就是在光源后面设置一个探测器，对比同一探测器的黑白图和伪彩色图。中间这个条纹是灯丝，把灯丝横过来放置了。
六、结果分析
最终的结构图如图：
探测器的照度图如下：
从反射杯刚出来的光线照度探测图，反映的是光源的情况。
被聚焦透镜聚焦后的光线照度探测图，从图中能够看出，光被聚拢，光强被收集，但是不均匀，形状也不是我们想要的矩形。
从波导出来的光线照度探测图，比较均匀且成矩形。
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往期内容：
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