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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 tIxhSI^  
    <t[Z9s$n  
    本文您将会学到如下内容： ^fE\S5P  
    透镜基本参数输入； hB P$9GR  
    优化变量与评价函数设定； r;cI}'  
     优化； rysP)e  
     照度分析； + 9\:$wMN  
    NoJnchiU  
    2. 操作流程 +H[}T ]  
    Ok}{jwJ%W;  
    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。 >}<29Ii  
    I 9{40_  
     :jk)(=^  
    3@PUg(M  
    2) 创建透镜 3R<ME c  
    jU]]:S4xD/  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens u#41osUVW>  
    DnNt@e2|  
     d,Cz-.'sOf  
    KFTf~!|  
    3) 输入透镜参数 < v|%K.yd  
    }[>RxHd  
    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； $f<eq7rRe  
    "ibK1}-  
    s6uF5]M;2  
    g[#k.CuP  
     zB#_:(1qK  
    将第二面的圆锥系数改为-1 .)i O Du  
    jw/'*e  
    4) 创建LED光源 '[>\N4WD  
    FF%\g J  
     ~/j$TT"  
    光源类型为Random plane ; J6)efX)j-p  
    光线数为10000； ZR!cQ oV=  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； |MTpU@`p5  
    形状选为椭圆； =7 Jy  
    B;xZ% M]  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 0V<Aub[${  
    半径选择60度 gHQPhe#n  
    类型选择 Lambertian bK ?1MiXb  
    形状选择 Elliptical )ZT6:)  
    'ox0o:  
    波长选择默认默认波长 |. J,8~x  
    Power默认为1 watts - *:p.(c  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm SX1X< 9  
    t2=a(N-/,  
     8O~0RYk  
    LED光源设定办法 SQh+5  
    N7e`6d!  
     jMN)?6$=  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） &?SX4c~?u  
    KKLR'w,A>  
     /Jh1rck  
    波长设定,颜色选为绿色 P7's8KOoS  
    &}vR(y*#c  
     \:]DFZ=!  
    功率设定（在Power units选择Watts） yOX&cZ[  
    >F/XZ C  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane xU@1!%l@  
    seu ~'s-  
     j_!bT!8  
    创建平面探测器(plane) 1)$%Jr  
    Ee{`Y0  
     Wu4ot0SZ  
    9 0X?1  
    6) 创建分析面 qOW#Q:T  
    5,S,\O9>X  
    j3 6,w[Y:  
     y&1%1 #8F  
    光线滤光器设置 7e1dEgn  
    lwVk(l Z  
    7) 执行光线追迹 8jRs =I  
    :%N*{uy  
    tC^ 1}  
    Iha[G u  
     Ks#A<! ;=  
    cI2Fpf`2Wj  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 !6M Bxg>  
    X` ATH^S  
    5B1G?`]?  
    8) 优化设定 cC' ~  
     #;`Oj  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 {{32jU7<  
    ,"B?_d6  
    fb23J|"  
    Gu5~ DyT`G  
    /-Wuq`P/ T  
    定义变量     _l<mu?"  
    0mTEim  
    )Nbc/nB$  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） R<|ejw  
    lK*jhW?3:  
    @}(SR\~N]  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) k=?^){[We  
    EJ`Q8uz  
    9) 优化 |k6Ox*  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 rIVvO  
    q]TqI' o  
    '99@=3AB:`  
    \QGa 4_#  
    r?pZ72 q  
    优化结束后会弹出如下报告 OqBC/p B  
    )B;M  
    P[FV2R~  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 qz`rL#W]  
    A d/($v5+  
    10) 光线追迹与结果分析 r!kLV)_  
    Nt~x&s  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    mZ7B<F[qV  
    -(9O6)Rs$  
    ePEe?o4;  
    GF'f[F6oI  
    优化后透镜的面型如下： MU1E_"Z)  
    透镜渲染效果
    X FQNr`  
     H -,TS^W  
     
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