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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 lD{*Z spz  
    ^#XQ2UN  
    本文您将会学到如下内容: G^';9 UK  
    透镜基本参数输入; *I[tIO\  
    优化变量与评价函数设定; G+2 ,x0(  
     优化; ROXa/  
     照度分析; ?E<9H/  
    ^wD`sj<Qg  
    2. 操作流程 Z6-ZAS(>m  
    0gG r/78   
    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。 Ss0I{0  
    GKKDO+A=!  
    fwiP3*j+Nn  
    H@u5&  
    2) 创建透镜 rP}[>  
    %E"v@  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens #hP>IU  
    $wn0oIuW  
    0":k[y  
    *<[zG7+&[  
    3) 输入透镜参数 z4~p(tl  
    Y;'SD{On  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; WEJ-K<A(  
    'F#dv[N  
    l|{[vZpT  
    ]1pB7XL  
    O"/Sv'|H#  
    将第二面的圆锥系数改为-1 )\j dF-s  
    k]^ya?O]p  
    4) 创建LED光源 c%bzrYQvA;  
    2% /Kf}+  
    CxN xb)c &  
    光源类型为Random plane ; zWv0y8[d  
    光线数为10000; E NCWOj  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ->X>h_k.Y  
    形状选为椭圆; ?;H}5>^8P  
    bdY:-8!3  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. I!Z"X&  
    半径选择60度 74a@/'WbE  
    类型选择 Lambertian nMZ)x-  
    形状选择 Elliptical }%-iJ\  
    J3(E{w8Q  
    波长选择默认默认波长 ,QpFVlPU  
    Power默认为1 watts YaL:6[6  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm qE|syA9  
    ^8A [ ^cgq  
    r/HCWs|  
    LED光源设定办法 1q@R04i  
    ( Zd(?">i  
    ~**x_ v  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) "*.N'J\  
    d =n{Wn{C  
    ji ./m8(  
    波长设定,颜色选为绿色 <,rOsE6  
    F>3 o0ke}  
    Goc?HR  
    功率设定(在Power units选择Watts) lSW'qgh  
    8e3eQ  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane la)^`STh  
    wpN3-D  
    AWYlhH4c?t  
    创建平面探测器(plane) 1^2Q`~,g  
    lgS7;  
    tpC^68* F  
    ^=n7E  
    6) 创建分析面 Nh_\{ &r  
    =>B"j`oR  
    oI[rxr  
    ,ofE*Wt  
    光线滤光器设置 ZJQFn  
    <+-n lK4  
    7) 执行光线追迹 Hz."4nhv  
    abm 3q!a-  
    DKu$u ]Z  
    IsE3-X|  
    "C\yM{JZ  
    VOZxLyj^9  
    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。 Mmu#hb|W  
    >e R^G5rn;  
    0VSIyG_Z  
    8) 优化设定 i9XpP(mf  
    LUId<We  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 `6J7c;:  
    `D |/g;  
    DAP/  
    -` ViuDX=  
    8K?}!$fz  
    定义变量
    ;'8Wl  
    5;HGS{`  
    "q+Z*   
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) V%PQlc.X  
    mV`R'*1UC  
    c/A?-9  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) cI@qt>&  
    T+&fUhSy  
    9) 优化 m2jts(stp  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Z>bNU  
    A1-,b.Ni  
    *c[w9(fU  
    <tF q^qB  
    ?x&}ammid  
    优化结束后会弹出如下报告 x@Z{5w_a  
    )Bn }|6`  
    c{I]!y^!  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 #eOHe4Vt  
    {qi #  
    10) 光线追迹与结果分析 GZu12\0nZ  
    O5-GrR^yt  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    5(J?C-Pk  
    Ovk=s,a)K  
    QrK%DN  
    OxGfLeP.R!  
    优化后透镜的面型如下: $Y_S`#c@i  
    透镜渲染效果
    `x/i1^/_@  
    \DS*G7.A+&  
     
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