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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 }OJ,<!v2pc  
    TA~FP#.  
    本文您将会学到如下内容: #guq/g$  
    透镜基本参数输入; d4r@Gx%BE  
    优化变量与评价函数设定; B=R9K3f  
     优化; O 8\wH  
     照度分析; _[kZ:#  
    K,$Ro@!  
    2. 操作流程 _'.YC<;  
    zG|#__=T  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 fl4z'8P"(  
    S{l >|N2q  
    ^T.icSxP  
    Y~fa=R{W  
    2) 创建透镜 i:@n6GW+iw  
    kgQyG[u  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens F s{}bQyQ  
    O^_$cq  
    d*===~  
    ]i@WZ(  
    3) 输入透镜参数 .Jvy0B} B  
    +YNN$i  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; W3HTQGV  
    R|,F C'  
    *.2[bQL@v  
    ,5 ylrE  
    jW< aAd  
    将第二面的圆锥系数改为-1 q '  
    Di^7@}kQS  
    4) 创建LED光源 1k:s~m?!  
    'y? HF@NJ  
    pn._u`xMV  
    光源类型为Random plane ; o(|fapK.  
    光线数为10000; {<k}U;uiO  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; jWX^h^n7K  
    形状选为椭圆; G#f(oGn :  
    M6MtE_E  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 7Gs0DwV  
    半径选择60度 o<f#Zi  
    类型选择 Lambertian h{BO\^6x  
    形状选择 Elliptical F,NS:mE  
    #R#o/@|  
    波长选择默认默认波长 .o"FT~}z  
    Power默认为1 watts 1^HUu"Kt  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm Qk_Mx"  
    J_tI]?jrU  
    &58TX[#  
    LED光源设定办法 giNyD4uO  
    sP` k{xG  
    J nzI- y  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) AY~~a)V  
    ,iYKtS3  
    L(ni6-  
    波长设定,颜色选为绿色 3L5o8?[  
    B;6N.X(K  
    `JrvD  
    功率设定(在Power units选择Watts) 6 z2_b wo  
    *]uj0@S  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane zm9_[0  
    xy.di9  
    J ;e/S6l  
    创建平面探测器(plane) L3 VyW8Y  
    puPYM"  
    ,x. 2kb  
    \NN5'DBx  
    6) 创建分析面 ]L?DV3N  
    tc%0yr9  
    ?->&)oAh  
    j%Cr)' H?  
    光线滤光器设置 ZR|cZH1}C  
    r!,/~~m T  
    7) 执行光线追迹 jh*aD=y  
    &8^1:CcE  
    O:>9yZhV  
    % w0Vf$  
    4\?GA`@  
    Ov5 *&*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。 0u7\*Iy  
    nOE 1bf^l  
    hV6=-QL*B  
    8) 优化设定 %!_%%p,f  
    Ksu_4dE  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 3"pl="[*  
    }s7ibm'  
    zs_^m1t1s  
    ~LKX2Q:S  
    'r2VWavT  
    定义变量
    3IK+&hk  
    5{@Hpj/B  
    )U':NV2  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) >dTJ  
    nLfITr|5  
    nYv`{0S+m  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) VIi/=mO]  
    yN Bb(!u  
    9) 优化 ?g5u#Q> !  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 t'F_1P^*/  
    -1>$3-ur~  
    F|seBBu  
    nU6WT|  
    @A-^~LoP.  
    优化结束后会弹出如下报告 pOz4>R  
    YyZ>w2_MTi  
    Q6r!=yOEY  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 "V:24\vO  
    3?"JFfYU,'  
    10) 光线追迹与结果分析 UQ ~7,D`=#  
    Js7D>GWP!  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
     xlH?J;$  
    I'NE>!=Q  
    J3$Ce%<   
    -5Km 9X8  
    优化后透镜的面型如下: +-|D$@8S  
    透镜渲染效果
    Fk 5;  
    DsY$  
     
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