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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 od5nRb  
    WW{_D  
    本文您将会学到如下内容： 5>+@.hPX  
    透镜基本参数输入； %8|lAMTY7/  
    优化变量与评价函数设定； t&Eiz H$  
     优化； +])<}S!M  
     照度分析； t!SxJ B e  
    ~tyqvHC  
    2. 操作流程 wpt$bqs|1  
    @&`^#pok  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 R9 Ab.t  
    2T)k-3  
     )B"{B1(  
    _pZ <  
    2) 创建透镜 y< j7iN  
     nOd;Zw  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens G+Z ,i c  
    G4*&9Wo  
     8s2y!pn7Q  
    M>Tg$^lm  
    3) 输入透镜参数 m"/..&'GC  
    1fMV$T==K  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； !j`<iPI7B  
    {<@ud0A:\  
    KpLaQb  
    9  @ <  
     B>>_t2IU  
    将第二面的圆锥系数改为-1 NJgu`@YoI  
     %G\nl  
    4) 创建LED光源 cZ|NGkZ  
    *EvW: <  
     "qF/7`e[  
    光源类型为Random plane ; du$M  
    光线数为10000； )W p7e51  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ；  f_n  
    形状选为椭圆； &'&)E((  
    YW6a?f^!  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. & [@)Er=  
    半径选择60度 e+-#/i*  
    类型选择 Lambertian Pg:xC9w4  
    形状选择 Elliptical U m\HX6  
    &U?4e'N)T  
    波长选择默认默认波长 B!,&{[D  
    Power默认为1 watts dWiNe!oY2  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ZCj1Cz]"l<  
    d]E={}qo&  
      B>:U  
    LED光源设定办法 <(@S;?ZEW  
    TMY. z  
     yc?L OW0  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） >I5Wf /$  
    tmq?h%O>  
     $%\6"P/64  
    波长设定,颜色选为绿色 &.DRAD)  
    `<d.I%}  
     kN1R8|pv  
    功率设定（在Power units选择Watts） \1joW#  
    9uWg4U  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ~mt{j7  
    (>A#|N1U  
     [ !#Dba#  
    创建平面探测器(plane) u28$V]  
    PkyX,mr#1  
     ~Yg) 8  
    9#P~cW?  
    6) 创建分析面 S-o )d  
    "1^tVw|  
    y[.lfW?)  
     .rO~a.kG  
    光线滤光器设置 X9|*`h<  
    X41Qkf{  
    7) 执行光线追迹 = FV12(U  
    , ~38IIS>_  
    r2+ZxMo|  
    ^`lrKk  
     R[jFB 7dd  
    S@3`H8 [  
    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。 [Z2[Iy  
    _F[a2PE2+  
    ww7nQ}H5(  
    8) 优化设定 AN:s%w2  
    U W8yu.`?  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 2;>uP#1]  
    .wq j  
    B,_K mHItd  
    5EQ)pH+  
    D=z="p\  
    定义变量     wT- -i@@  
    u(8{5"C  
    "@ ^<~bw  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） ~= c 5q  
    ]U'zy+  
    ca3zY|Oo  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) &F :.V$  
    @.a59kP8X  
    9) 优化 *rw6?u9I  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 c-&Q_lB  
    Hpz1Iy @  
    Tim/7*vx  
    (?'vT %  
    Wd!Z`,R  
    优化结束后会弹出如下报告 ^ op0" #B  
    Q~ Ad{yC  
    )K]p^lO  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 q1L>nvE  
    (D?4*9 =  
    10) 光线追迹与结果分析 @8m%*pBg  
    %7`eT^  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    ewn\'RLZ"@  
    OhN2FkxL  
    @|"K"j#  
    LqI&1$#  
    优化后透镜的面型如下： DVwB}W~  
    透镜渲染效果
    ji4bz#/B0  
     9pj6`5Zn@6  
     
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