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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 lJ(] ;/%  
    { v#wU  
    本文您将会学到如下内容： p{w:^l(  
    透镜基本参数输入； >L,Pw1Y0W[  
    优化变量与评价函数设定； N6w!V]b  
     优化； I0v4TjHH  
     照度分析； 4N_iHe5U  
    ]<:qMLg  
    2. 操作流程 A*TO0L  
    ;C~:C^Q\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。 k@9CDwh*s  
    gF~#M1!!  
     W7?f_E\>W  
    '=cAdja  
    2) 创建透镜 oWV^o8& GH  
    *s6(1 S  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens lzK,VZ=mM  
    a"whg~  
     i1DJ0xC]  
    e)2w&2i`(F  
    3) 输入透镜参数 {:ZsUnzm  
    u8b^DB#+W  
    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； D:fLQ8a  
    ]Aa.=  
    CNrK]+>  
    ]C5/-J,F  
     2_ CJV  
    将第二面的圆锥系数改为-1 uM@ve(8\  
    ^u$?& #  
    4) 创建LED光源 i~uoK7o|G  
    nPj &a  
     A)641"[  
    光源类型为Random plane ; DRmN+2I  
    光线数为10000； MRa |<yK  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； <XH,kI(%  
    形状选为椭圆； f]DO2 r  
    7cly{U"  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. `m=u2kxY  
    半径选择60度 /4Jm]"  
    类型选择 Lambertian |>jlmaV  
    形状选择 Elliptical 2PG= T/  
    M}qrF~   
    波长选择默认默认波长 cB|Rj}40v  
    Power默认为1 watts ),&tF_z:  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm OE5JA8/H  
    ?/FCq6o  
     GCv*a[8?n  
    LED光源设定办法 $pfN0/`(  
    b";D*\=x  
     d <Rv~F@  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） v)-:0 f  
    wSIfqf+y  
     G ,? l o=m  
    波长设定,颜色选为绿色 7f#r&~=  
    al{}p  
     9P\R?~3  
    功率设定（在Power units选择Watts） v8NoD_  
    48"=,IrM  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane -/gAb<=  
    M\)(_I)V=  
     y3Lq"?h  
    创建平面探测器(plane) N!YjMx)P  
    a@niig  
     UY`U[#  
    OVhtU+r  
    6) 创建分析面 'o% .Q x  
    *|^}=ioj*  
    -:!FQ'/7E  
     #S*cFnd  
    光线滤光器设置 5_E,x  
    ^UiSezc I  
    7) 执行光线追迹 :?J0e4.]  
    Lk:Sju  
    y-k]Tr  
    pjrzoMF  
     O&ZVu>`g  
    {[$JiljD  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 /I@Dv?  
    cH{[\F"Eb  
    Mxk0XFA  
    8) 优化设定 ZD t|g^  
    6Cz%i 6)  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 wh)Ujgd  
    SVj4K \F  
     <6[P5>  
    ~$:=hT1  
    =b[q<p\  
    定义变量     8*m=U@5]  
    ED=P  6u  
    |8s45g>  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） &HIG776  
    ?TEdGe\*  
    i\94e{uty[  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) %MUh_63bB  
    6gN>P%n  
    9) 优化 'Nn>W5#))  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 Kta7xtu  
    #5/.n.X"  
    OF/DI)j3  
    z4iZE*ZS  
    iqh"sx{5bp  
    优化结束后会弹出如下报告 M<VZISu)dy  
    ~L ufHbr  
    b0ablVk  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 |6y(7Ha  
    +tSfx  
    10) 光线追迹与结果分析 "Z70 jkW[  
    vivU4:uH3  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    y`Km96 Ui  
    Hb|y`Ok  
    6p1)wf.J  
    |\iJ6m;a  
    优化后透镜的面型如下： /By`FW Y  
    透镜渲染效果
    ed6eC8@  
     ?PSVVU q,Z  
     
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