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Lichtstreuung

Wenn Licht auf raue Grenzflächen, kleine Partikel oder Materialinhomogenitäten trifft, wird es aus seiner ursprünglichen Richtung abgelenkt. Diesen Effekt nennt man Lichtstreuung. Er spielt eine wichtige Rolle in Forschung und Technik:
  • Häufig ist Streulicht unerwünschtes Störlicht, da es die Abbildungsqualität optischer Systeme beinträchtigt, zu Blendung oder zu einer Beschädigung von Bauteilen führen kann.
  • Die Intensität, Winkel- und Polarisationsabhängigkeit des Streulichts hängt in charakteristischer Weise von der Beschaffenheit der Streuzentren ab und eignet sich somit sehr gut zur berührungslosen, zerstörungsfreien Materialprüfung, beispielsweise bei der Laserbeugung.
  • In der Lichttechnik wird Streulicht zur Lichtlenkung und Homogenisierung eingesetzt.

Lichtstreuung an Grenzflächen

Rauhe oder mit Partikeln kontaminierte Oberflächen oder Grenzflächen streuen Licht, das auf sie fällt und werden dadurch selbst zu einer Lichtquelle, einem Fremdleuchter. Die Strahldichte dieser Lichtquelle, bezogen auf die Bestrahlungsstärke des einfallenden Lichts heißt BSDF (bi-directional scattering distribution function) und beschreibt die Streueigenschaften der Fläche (bis auf die Polarisation des Streulichts) vollständig. Je nachdem, ob man sich für das diffus transmittierte oder reflektierte Licht interessiert, spricht man auch von der BTDF (bi-directional transmittance distribution function) oder BRDF (bi-directional reflectance distribution function).
Im Idealfall bestimmt man die BSDF aus Messungen, an die ein geeignetes Streumodell angepasst wird, das dann für die Optiksimulation verwendet wird. Wenn die Streuzentren ausreichend gut bekannt sind, ist auch eine Berechnung der BSDF möglich.

Unsere Leistungen

  • Erstellung und Bewertung von BRDF oder BTDF-Modellen aus Messdaten
  • Berechnung von Streumodellen für Oberflächenkontamination (Mie-Streuung) und optische Oberflächen
  • Erstellung effektiver BSDF-Modelle für strukturierte Oberflächen und (dünne) volumenstreuende Schichten
  • Simulation optischer Systeme unter Berücksichtigung von Oberflächenstreuung
  • Messung der BSDF streuender Oberflächen (im Aufbau)

Volumenlichtstreuung

Kleine Partikel oder andere Volumeninhomogenitäten erzeugen Streulicht und führen zu einer Trübung. Die Eigenschaften eines Volumenstreuers hängen von der Art der Streuzentren und deren Anzahl bzw. räumlicher Verteilung ab. Für die Modellierung der Einzelstreuung stehen zahlreiche theoretische Methoden zur Verfüung, vor allem die Mie-Theorie. Die Modellierung des Volumenstreuers (Einzelstreuung und Ausbreitung zwischen den Streuzentrum) geschieht im Rahmen des Strahlungstransports.

Unsere Leistungen

  • Allgemeine technologische und wissenschaftliche Beratung
  • Erstellen von Volumenstreumodellen aus Messdaten
  • Modellierung der Einzelstreuung im Rahmen der Mie-Theorie sowie anderer Methoden
  • Durchführung von Strahlungstransportrechnungen (vorwiegend auf Monte-Carlo-Basis)
  • Simulation kompletter optomechanischer Systeme, in denen Volumenstreuung eine Rolle spielt (zum Beispiel Gewebeoptik, Modellierung diffuser Lichtleiter, Partikelgrößenmessgeräte)
  • Softwareentwicklung für Einzelpartikel- und Volumenstreuung
  • Schulungen


Stand: 13. Januar 2017    © 2011–2016 Hembach Photonik GmbH