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    [技术]FRED应用:准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 w;f$oT  
    n HiE$Y  
    本文您将会学到如下内容: eaSf[!24"  
    透镜基本参数输入; 0G@sj7)]  
    优化变量与评价函数设定; x xMV2&,Jq  
     优化; -:Up$6PR  
     照度分析; Ps=OL\i  
    t0t" =(d  
    2. 操作流程 U 8Rko)  
    i`#5dIb   
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 ]3UEju8$  
    ^=kUNyY  
    rfj>/?8!@  
    T#&tf^;  
    2) 创建透镜 hbfTv;=z  
    c~j")o  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens )y8 u+5^  
    yn&+ >{  
    0V:7pSC{P  
    Ej |rf Y  
    3) 输入透镜参数 )q#1C]7m*  
    7ip$#pzo  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; u17e  
    HHd;<%q  
    FwD"Pc2  
    'L$%)`;e  
    ks{y=@ <,  
    将第二面的圆锥系数改为-1 dS9L(&  
    ey4RKk,  
    4) 创建LED光源 .v<Q-P\8/  
    ~ti{na4W<  
    `` !BE"yN  
    光源类型为Random plane ; _G9 vsi  
    光线数为10000; @JFfyQ {-  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; mR JX,  
    形状选为椭圆; b=Rw=K.  
    l]:nncpns  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. vd0;33$L  
    半径选择60度 zB,Vi-)vH  
    类型选择 Lambertian 7-p9IFcA  
    形状选择 Elliptical `|9NxF+  
    (A@~]N ,U/  
    波长选择默认默认波长 qyA%_;ReMY  
    Power默认为1 watts G.#`DaP  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm Q[5j5vry  
    G.ag$KF  
    W+F{!dW  
    LED光源设定办法 f9R~RRz  
    x}acxu 2H7  
    AHg:`Wjv-  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) }a=<Gl|I;w  
    T ~=r*4  
    ui _nvD:  
    波长设定,颜色选为绿色 j%7N\Vb  
    P;B<R"  
    w4 R!aWLd  
    功率设定(在Power units选择Watts) gmFCjs  
    H83Gx;  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane '*`25BiQ  
    D/& 8[Z/Cn  
    fMGL1VN  
    创建平面探测器(plane) 960[.99  
    '{e9Vh<x  
    G6l:El&  
    qM~;Q6{v  
    6) 创建分析面 }(*eRF'  
    `,-w+3?Al  
    xK7xAO  
    H]^hEQ3DT  
    光线滤光器设置 25:[VH$:4  
    aicvu(%EE  
    7) 执行光线追迹 _zuaImJ0o  
    H8$l }pOz  
    >h!>Ll  
    ef !@|2  
    REEs}88);'  
    blUnAu o~  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 !z EW)  
    wW. V>$q  
    H<Ne\zAv  
    8) 优化设定 !]^,!7x,8j  
    r)4GH%+?fv  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ;7;=)/-  
    ]npsclvJ  
    G)(vd0X1  
    -k4w$0)  
    >g{ w,  
    定义变量
    .el&\Jt  
    WNO|ziy  
    ]U4)2s  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) =sp5.-r  
    9)y7K%b0  
    Fl{@B*3@w  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) j=q*b Qr  
     xJ&E2Bf  
    9) 优化 j3W)  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 K@RE-K6{  
    C>}@"eK  
    hggP9I :s,  
    7I#<w[l>k  
    t9QnEP'  
    优化结束后会弹出如下报告 )\`.Ru~,  
    )o=ipm[  
    KxA ^?,t[  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 bXiOf#:''  
    I`% ]1{  
    10) 光线追迹与结果分析 nq/SGo[c  
    |H .  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    o0Z~9iF&  
    .kl.awT  
    O ,9,= 2j  
    VR'R7  
    优化后透镜的面型如下: t.s;dlx[@  
    透镜渲染效果
    N I*x):bx  
    w3<%wN>tE  
     
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