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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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    光币
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 yTk9+>  
    _oWenF  
    本文您将会学到如下内容： a2zo_h2R  
    透镜基本参数输入； QH;aJ(>$  
    优化变量与评价函数设定； n D?XP<9UU  
     优化； 0x84 Ah)  
     照度分析； *i|hcDk  
    PO #FtG  
    2. 操作流程 ( %bfNs|  
    ;YB8X&H$  
    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。 ]l4\/E W6  
    ZyTah\yPM  
      mJ-@:5  
    .Xr_BJ _  
    2) 创建透镜 U6{ RHS[  
    0\/7[nwS  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens u%2u%-w  
    v / a/  
     ]uP {Sj  
    4h|D[Cb]  
    3) 输入透镜参数 hPl;2r  
    bF3j*bpO"  
    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； HtMlSgx,8>  
    ;@sxE}`?g  
    SU*P@?:/}  
    <ioX|.7ZX  
     4VK5TWg  
    将第二面的圆锥系数改为-1 Q)v8hNyUmA  
    /(Y\ <  
    4) 创建LED光源 ~j UK-E  
    Q.nEY6B_  
     Z:'2pu U+?  
    光源类型为Random plane ; 1Eg,iTn2*x  
    光线数为10000； 1~j.jv$  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； SN+&'?$WD  
    形状选为椭圆； 0DN:{dJz  
    /wmJMX  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. vWow^g  
    半径选择60度 @NO&3m]  
    类型选择 Lambertian <>-UPRw qI  
    形状选择 Elliptical 7FWf,IjcGY  
    X!&=S!}  
    波长选择默认默认波长 ImgKqp0Z  
    Power默认为1 watts CnAhEf)b  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm rq$%  
    u{J:wb  
     o#;w >-  
    LED光源设定办法 DD;PmIW  
    ZgN*m\l  
     B^eea[  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） Q&wBX%@^L  
    JG4Tb{F=  
     -O2Qz zE&  
    波长设定,颜色选为绿色 tr):n@  
    tEb2>+R  
     L[IjzxUv  
    功率设定（在Power units选择Watts） O#9Q+BD  
    NAL%qQ  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane (RGl, x:  
    >GqIpfn  
     Ey)ox$  
    创建平面探测器(plane) iTD{  
    594$X@ !v  
     8 #0?  
    H3MT.Cpd  
    6) 创建分析面 |U12 fuQ  
    <;M6s~  
    AX[/S8|6  
     E|#'u^`yv  
    光线滤光器设置 Y ||!V  
    }eBy p  
    7) 执行光线追迹 l@## Ex9  
    6jom6/F 4  
    :s*&_y  
    )TG\P,H9  
     ~bvx<:8*%  
    QD7>S(p  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 R(ay&f%E  
    ] 5c|  
    -0lpsF  
    8) 优化设定 uPb9j;Q?  
    852$Ui|I  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 D`iWf3a.  
    >[ywrB ?T  
    %xL3=4\  
    @ -g^R4e<  
    <[b\V+M  
    定义变量     %J3#4gG^v  
    dA)7d77  
    .3oFSc`q  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） ;p1%KmK3  
    Nqz-Mr`  
    !dGy"-i$h  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) WF_G GF{  
    lAV6z%MmM  
    9) 优化 .b5B7 x}  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 8ec~"vGLz~  
    L<J%IlcfO  
    t:$p8qR  
    v='7.A  
    @^/JNtbH!  
    优化结束后会弹出如下报告 [JsQ/|=z  
    =OTwP  
    ^25$=0  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 4d[:{/+Q  
    sLb[ZQ;j  
    10) 光线追迹与结果分析 )";g*4R[  
    ]'M Ly#9  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    z$H |8L  
    dLG5yx\js  
    ExV>s*y  
    k2p{<SO;  
    优化后透镜的面型如下： RwN*/Li  
    透镜渲染效果
    6d`6=D:  
     )=ZWn,ZB  
     
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