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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 ?^!J:D?  
    YK8l#8K  
    本文您将会学到如下内容: {)r[?%FMgV  
    透镜基本参数输入; adoK-bSt  
    优化变量与评价函数设定; '!Va9m*w7  
     优化; Om:Gun\%  
     照度分析; sOWP0x  Y  
    4jZt0  
    2. 操作流程 ZU B]qzmK  
    !$iwU3~<  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 x?{l<mc  
    8sDw:wTC  
    ~rOvVi&4  
    ]nIVP   
    2) 创建透镜 }o GMF~  
    p |;#frj  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 8j&1qJx)  
    mrE> o !  
    d<\X)-"  
    I %1P:-  
    3) 输入透镜参数 4yxf/X)  
    fH ,h\0  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; 'g)5vI~'  
    z9AX8k(B6  
    bsc b  
    &{M-<M  
    M#],#o*G  
    将第二面的圆锥系数改为-1 kbz+6LcV  
    `o+J/nc  
    4) 创建LED光源 /WAOpf5  
     +@Kq  
    :oZ~&H5Q  
    光源类型为Random plane ; <3k9 y^0  
    光线数为10000; Tt0]G_  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ,+n{xI2  
    形状选为椭圆; LGRhCOP:  
    /4*>.Nmb,f  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. :VRQd}$Pi  
    半径选择60度 z*^vdi0  
    类型选择 Lambertian BXl Y V"  
    形状选择 Elliptical %. IW H9P7  
    kafj?F  
    波长选择默认默认波长 c_ 1.  
    Power默认为1 watts J72kjj&C  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm .ddf'$6h  
    d{'u97GDc  
    Bb5RZ#oa  
    LED光源设定办法 !| GD8i  
    R /c-sV  
    QN~9O^  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) Qo["K}Ty  
    <^A1.o< GN  
    /Q9iO&Vu  
    波长设定,颜色选为绿色 'khhn6itA  
    5@Xy) z  
    @F5QgO J&r  
    功率设定(在Power units选择Watts) c$%I^f}'  
    2 mvp|< "  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 7bam`)n  
    _vE[TFy  
    'F8:|g  
    创建平面探测器(plane) xb(y15R\I  
    V@ph.)z  
    oJ}$ /_  
    /{X2:g{  
    6) 创建分析面 r?n3v[B  
    0R?LWm j  
    $k3l[@;hE  
    ZEU/6.  
    光线滤光器设置 5./(n7d_  
    ..ht)Gex  
    7) 执行光线追迹 `OyYo^+D|.  
    AqP7UL  
    L/J)OJe\  
    FHu+dZ  
    3H/4$XJB  
    Y)v_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。 !Ry4 w|w  
    V IU4QEW`x  
    {BJn9B  
    8) 优化设定 f9&po2Pzf  
    6/thhP3`-  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 V\o& {7!  
    wTY8={p]  
    &!FWo@  
    iYxpIqWw  
    l+8G6?@]>  
    定义变量
    , 8F(R%v  
    `~3y[j]kO  
    7~Md6.FtM  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) 2r&T.  
    |nj,]pA  
    )[hQK_e]  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) @5\ns-%  
    U ORoj )$I  
    9) 优化 pO_L,~<  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 g>O O '}lF  
    P ".[=h  
    ~<#!yRy>r  
    ]p2M!N,?  
    GE[J`?E]  
    优化结束后会弹出如下报告 m2"~.iM8  
    7Z<ba^r}  
    ^8yhx-mgb  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 Jk!*j  
    Ui`Z>,0sFi  
    10) 光线追迹与结果分析 r|tTDKGQ  
    &*#- %<=1  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    tZ ]/?+1G  
    ("L&iu\`@  
    ,2YkQ/ >  
    36U z fBa  
    优化后透镜的面型如下: qj5V<c;h%W  
    透镜渲染效果
    wd`lN,WiW  
    $NtbI:e{  
     
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