1. 光源类型概述：点光源、面光源、体光源、高斯光源、朗伯光源
做非序列仿真，第一件事就是选对光源。光源选错了，后面探测器再精密也是白搭。我个人习惯把光源分成五类：点光源、面光源、体光源、高斯光源、朗伯光源。这五类基本覆盖了 90% 的工程场景。
下面这张图帮你快速建立整体认知：
1.1 点光源
点光源是最基础的光源模型。它从一个点向所有方向均匀发光。说白了，就是理想化的「一个发光点」。
适用场景：
- LED 的远场近似（当 LED 尺寸远小于探测距离时）
- 光纤端面出射光
- 小孔径光源的初步仿真
我的经验： 点光源虽然简单，但别滥用。如果光源尺寸和接收面距离差不多，点光源的误差会很大。我曾经用点光源模拟一个 5mm LED 照射 10mm 远的探测器，结果辐照度分布和实测差了 30%。后来换成面光源才准。
1.2 面光源
面光源有实际面积，可以是矩形、圆形或椭圆。面上每个点都发光，方向可以设置成均匀或朗伯型。
适用场景：
- LCD 背光模组
- 大功率 LED 阵列
- 照明系统的均匀性分析
关键参数： 面光源的发光面积、光线数量、角度分布。光线数量太少会出现「颗粒感」，我一般设 10 万条起步。
1.3 体光源
体光源是一个三维发光体。它内部每个点都发光，适合模拟荧光粉、散射介质或发光气体。
适用场景：
- 荧光粉转换白光 LED
- 闪烁体探测器
- 大气或水中的光传播
注意： 体光源非常吃计算资源。我曾经仿真一个 5mm³ 的荧光粉体，光线数量设到 500 万条，跑了整整一个晚上。建议先用少量光线验证模型，再逐步增加。
1.4 高斯光源
高斯光源的光强在空间上呈高斯分布。它模拟激光束最常用，束腰半径和发散角是关键参数。
适用场景：
- 半导体激光器
- 光纤耦合系统
- 激光加工光路
Zemax 里设置高斯光源时，要注意「束腰位置」和「M² 因子」。M² 因子越接近 1，光束质量越好。我记得有一次帮客户做激光准直仿真，M² 设成 1.2 和 1.8 的结果差很多，最后实测验证了 1.2 更准。
1.5 朗伯光源
朗伯光源的发光强度随角度按余弦规律变化。它模拟理想漫射面，比如积分球内壁、粗糙表面。
适用场景：
- 漫反射标准板
- 积分球光源
- 均匀照明系统
一个小技巧： 面光源可以设置成朗伯型角度分布。这样既有面积，又有余弦辐射特性，更接近真实 LED 的表现。
五种光源对比
| 光源类型 | 维度 | 角度分布 | 典型应用 | 计算开销 |
|---|---|---|---|---|
| 点光源 | 0D | 各向均匀 | 小光源远场近似 | 低 |
| 面光源 | 2D | 均匀/朗伯 | 背光、阵列 | 中 |
| 体光源 | 3D | 各向均匀 | 荧光、散射体 | 高 |
| 高斯光源 | 2D | 高斯分布 | 激光、光纤 | 中 |
| 朗伯光源 | 2D | 余弦分布 | 漫射面、积分球 | 低 |
选型原则： 先看光源尺寸和距离的比值。比值小于 0.1 用点光源，大于 0.1 用面光源。有激光用高斯，有漫射用朗伯。体光源只在必须模拟三维发光时才用。
嗯，这五种光源就是非序列仿真的基础。我个人建议你从点光源和面光源开始练手，熟悉了再碰高斯和体光源。朗伯光源其实经常和面光源搭配使用，后面讲探测器设置时还会遇到它。