采用显式吸收蒙特卡洛辐射转移以模拟吸收、散射与受激发射

背景：蒙特卡洛方法可能是求解辐射转移问题最广泛使用的方法，尤其在一般三维几何中。发射、吸收与散射等物理过程易于纳入蒙特卡洛框架。然而，净受激发射，或具有负截面的吸收，并不适配此方法。目的：我们探索对标准光子包生命周期的改进，以在蒙特卡洛辐射转移中处理净受激发射且不损失普适性或效率。方法：我们提出显式吸收技术，可高效处理净受激发射。该技术利用沿光子包路径的散射而非消光光学深度随机选取下一相互作用位置，并对吸收进行独立的确定性处理。我们在一维双流辐射转移问题的专用蒙特卡洛代码及功能完备的三维代码SKIRT中实现了该技术，并通过定量统计检验研究其整体性能。结果：我们的专用代码能在所有 regime（包括强净受激发射 regime）下恢复双流问题的解析解。在SKIRT中的实现十分直接，因为显式吸收技术易与已纳入的方差缩减和加速技术结合。一般而言，在净吸收 regime 下显式吸收往往提升蒙特卡洛例程的效率。结论：显式吸收允许在蒙特卡洛辐射转移中处理净受激发射，其与……平滑衔接（略）。