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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 ~2beVQ(U  
    yrs![u  
    本文您将会学到如下内容： |)} F}~&  
    透镜基本参数输入； Yi1_oe  
    优化变量与评价函数设定； Ultx|qU  
     优化； dur}3oS0p  
     照度分析； 'sn%+oN  
    #)AcK|*y  
    2. 操作流程 B)Hs>Mh|W  
    cmmH)6c>  
    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。 tYC`?HT  
    {  KE[8n  
     |qE"60&"}  
    KM*sLC#  
    2) 创建透镜 U#gHc:$  
    _Z~wpO}/  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens &kB[jz_[A  
    T?I&n[Y|  
     U59uP 7n  
    p4\%*ovQt  
    3) 输入透镜参数 mR,p?[P  
     (d |  
    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； Ua#*kTF  
    9 %4Pt=v~d  
    9t(B{S  
    Oj:O-PtN2  
     6d&BN7B  
    将第二面的圆锥系数改为-1 y, tA~  
    4xuL{z;\  
    4) 创建LED光源 0NK]u~T<  
    :c"J$wT/  
     c=<d99Cu!  
    光源类型为Random plane ; w1F7gd  
    光线数为10000； m0t 5oO  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； #m1e_[   
    形状选为椭圆； BA' ($D>  
    b#FN3AsR  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. wh l)^D  
    半径选择60度 #\"8sY,j  
    类型选择 Lambertian 5m&{ f>]T  
    形状选择 Elliptical U5jY/e_  
    12])``9  
    波长选择默认默认波长 - o$S=  
    Power默认为1 watts 0|9(oP/:  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm c5>&~^~>Tx  
    "5Bga jrB  
     :!;BOCTYI  
    LED光源设定办法 %4Ylq|d  
    1wmS?  
     z kYl IUD  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） <~!7?ak  
    ~j" aJ /  
     p+@Wh3  
    波长设定,颜色选为绿色 b{)9 ?%_  
    >Y?B(I2e  
     3!`Pv ?|o  
    功率设定（在Power units选择Watts） P.$U6cq  
    zNuiB LxDs  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane )5_GJm&R9  
    ca*USM  
     T9jp*  
    创建平面探测器(plane) Wxkk^J9F3  
    s<5q%5ix3  
     ?/9]"HFHN  
    eft-]c+*0  
    6) 创建分析面 a8rsF  
    w&f8AY)#]4  
    LTG#nM0  
     ^*"&e\+p  
    光线滤光器设置 -`n>q^A7e  
    CTp~bGIv!=  
    7) 执行光线追迹 P5* :r3>  
    4,tMaQ  
    xY(+[T!OF  
    E0$UoP   
     #R4Mv(BG  
    J?)vsnD.H  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 5)' _3r  
    /p~"?9b[ i  
    ~` @dI  
    8) 优化设定 ji? 0;2Y  
    ^+oi|y  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 yZ~<! 5.P  
    ^_9 ^iL  
    qe 4hNFq  
    OYzt>hdH  
    iC?s`c0B  
    定义变量     1 >jG*tr  
    2!\y0*}K  
    D$q"k"  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） C$){H"#  
    bM;yXgorU  
    pRx^O F(3  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) @;qC % +^  
    ,pa,:k?  
    9) 优化 ;@Ep?S @  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 D%(9ot{!e  
    D@uw[;Xb5  
    T~cq=i|O  
    z@>z.d4  
    7J~6J .m  
    优化结束后会弹出如下报告 .{k(4_Q?I  
    UBOCd[  
    }oYR.UH  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 s=(~/p#M  
    %}%D8-d}G  
    10) 光线追迹与结果分析 33J}AK^FE  
    Fe.Y4\xz  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    >C+0LF`U  
    yiQke   
    F+*>q  
    %56pP"w  
    优化后透镜的面型如下： ^%~ztn 51  
    透镜渲染效果
    H1| -f]!  
     L$zT`1Hy  
     
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