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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 mI[$c"!BD  
    ~_YU%y  
    本文您将会学到如下内容： \;%DDw  
    透镜基本参数输入； IRxFcLk  
    优化变量与评价函数设定； J|Xu]fg0  
     优化； k\J 6WT  
     照度分析； >[U.P)7;  
    <X{hW^??)  
    2. 操作流程 NIQX?|;b{  
    %N, P? ,U  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 ;Npv 2yAab  
    f4k\hUA  
     B9-Nb 4  
    \~YyY'J  
    2) 创建透镜 o.Jq1$)~y  
    q|[P[7z  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens hR]AUH  
    ^6Std x_  
     5>e3srKu  
    fy(i<L Z  
    3) 输入透镜参数 M]Y72K^  
    =R>%}5  
    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； Yp_R+a^  
    >^  E  
    P9RIX;A=  
    (M5{y` Kk  
     N` DLIv8i;  
    将第二面的圆锥系数改为-1 r:&"#F   
    4G%!t`? q  
    4) 创建LED光源 PUdJ>U  
    zMXlLRC0  
     A-"}aCmik  
    光源类型为Random plane ; ZL-YoMHc+_  
    光线数为10000； jmAQ!y|W.  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； X2MQa:yksP  
    形状选为椭圆； g8_C|lVZi  
    !"dbK'jb^  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. CulU?-[i  
    半径选择60度 XQ{G)  
    类型选择 Lambertian kJJUu  
    形状选择 Elliptical WG{mg/\2(C  
    }Ot I8;>  
    波长选择默认默认波长 _PPW9US{  
    Power默认为1 watts M =!RJ%6f  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm A-GRuC  
    NjCdkT&g  
     M@>EZ  
    LED光源设定办法 >t/P^fr_F  
    Kzs]+Cl  
     fC2   
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） 3q>6gaTv  
    vFK&63  
     uF!3a$4]  
    波长设定,颜色选为绿色 [\ M=w7  
    .Z!!x  
     ;JcOm&d/hk  
    功率设定（在Power units选择Watts） 9q2 >_Mv  
    +P7A`{Ae  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane cm8-L[>E  
    &AMW?vO  
     xb!h?F&  
    创建平面探测器(plane) ?/_8zpW  
    )U`"3R  
     uhuwQS=X  
    3&D;V;ON}_  
    6) 创建分析面 F Ty`#*7Ul  
    !OJ@ =y`i  
    959i2z  
     NX$S^Z\QI  
    光线滤光器设置 N#;k;Z'iL  
    w$9aTL7  
    7) 执行光线追迹 oRM,_  
    LF'M!C9|  
    yqF$J"=|  
    G\\zk  
     62B` Z5j#  
    }}3*tn<6  
    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。 =a`l1zn8=  
    ^|6%~jkD5  
    B)F2SK<@  
    8) 优化设定 u"K-mr#$[o  
    4]N`pD5  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 n% w36_  
    um@RaU  
    x@F"ZiYD@O  
    b9[KdVsT6^  
    GNXQD}L?b?  
    定义变量     M%wj6!5  
    wSp1ChS k  
    zh$[UdY6  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） #&G^%1!  
    A/W-'%+`  
    "HW~|M7>(  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) .`!|^h%0  
    |X9YVZC  
    9) 优化 4WnB{9 i`I  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 ;l_%;O5  
    Urhh)i  
    hq.z:D  
    H#8]Lb@@:  
    /xjHzva^ w  
    优化结束后会弹出如下报告 [R j=k)aBm  
    cO2 .gQo'  
    _9E7;ew  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 byM/LE7)  
    ,cs`6Bd4  
    10) 光线追迹与结果分析 J<:qzwh  
    wO!k|7:Z  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    aWVJx@f  
    " *xQN "F  
    A%n l@`s,  
    GEq?^z~i  
    优化后透镜的面型如下： '$~9~90?Z  
    透镜渲染效果
    x~xaE*r  
     -^8gZk/(W  
     
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