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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 e@{Rlz   
    KN".0WU  
    本文您将会学到如下内容： 3M5wF6nY[[  
    透镜基本参数输入； e#(X++G  
    优化变量与评价函数设定； /ommM  
     优化； `NCH^)  
     照度分析； 9}z%+t8u  
    4P^CqD&i  
    2. 操作流程 m.Ki4NUm  
    $y,tR.5.)[  
    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。 bp>M&1^KY  
    sE!$3|Q  
     a LJ d1Q  
    R7/ET"  
    2) 创建透镜 F"0=r  
    \ {;3'<  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens $Z<x r  
    $^`@lyr  
     aV#phP  
    0A')zKik  
    3) 输入透镜参数 96i #  
    .1 jeD.l  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； tv%B=E!r  
    </D )i  
    m^>v~Q~~  
    F h+g@ u6  
     m(Iy W734I  
    将第二面的圆锥系数改为-1 LvNulMEK  
    xM![  
    4) 创建LED光源 #Ve@D@d[  
    {_UOS8j7  
     Z u/w>  
    光源类型为Random plane ; vr } -u  
    光线数为10000； 1u~a*lO}  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； 8~AL+*hn  
    形状选为椭圆； v(p<88.!m  
    ~W-5-Nl{s  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. F8|m i`f-  
    半径选择60度 {Mc;B9W  
    类型选择 Lambertian UmG|_7  
    形状选择 Elliptical CIj7' V  
    'cA(-ghY/E  
    波长选择默认默认波长 Hz j%G>  
    Power默认为1 watts 395`Wkv  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm pj Md  
    CI=M0  
     pd-I^Q3-  
    LED光源设定办法 ATjE8!gO!  
    d&naJ)IoF)  
     @a,} k<@E  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） 3 J5lz~6  
    pO)5NbU  
     v^B2etiX_  
    波长设定,颜色选为绿色 KBa0  
    k|^`0~E  
     U#|6n ,  
    功率设定（在Power units选择Watts） b8!   
    Nka 3H7 `  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Uh+6fE]p  
    \- 8aTF  
     WZ=$c]gG  
    创建平面探测器(plane) D9!$H!T _  
    c$x >6&&L  
     ZE9.r`  
    V=<AI.Z:w  
    6) 创建分析面 Y]DC; ,  
    q@1xYz:J  
    S|F:[(WaM  
     gt\kTn."  
    光线滤光器设置 nO#x "  
    Re*_Dt=r  
    7) 执行光线追迹 'V\V=yc1  
    &0]5zQ  
    + ]iK^y-.r  
    *,28@_EwY  
     tV h"C%Vkr  
    &Bqu2^^  
    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。 $laUkD#vz  
    J?Oeuk~[D  
    XSGBC:U)l  
    8) 优化设定 ^I) +u>fJ  
    ^bq,+1;@Q  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 y9.?5#aL  
    k U0.:Gcc  
    +!ZfJZls  
    sG\K$GP!  
    d.HcO^  
    定义变量     T3I{D@+0  
    !j}L-1*{ l  
    E6z&pM8<8  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） =.w~qL  
    >`p? CE  
    d{"@<0i?  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) <W+9 h0c  
    u60RuP&  
    9) 优化 XlnSh<e  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 }Rw6+;  
    U uC-R)  
     tq?a3  
    EWr7eH  
    >P]gjYN  
    优化结束后会弹出如下报告 0Ua=&;/2  
    q@tym5  
    zQ#* O'-n  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 %NM={X|'  
    *f_A :`:  
    10) 光线追迹与结果分析 @_W13@|  
    \0vs93>?  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    T#wG]DH;  
    \+=`o .2  
    IUNr<w<  
    q^?a|l  
    优化后透镜的面型如下： #sxv?r  
    透镜渲染效果
    r=~K#:66  
     kdp^{zW}  
     
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