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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 %Hdg,NH  
    IgH[xwzy[  
    本文您将会学到如下内容: MK"PCE5^i6  
    透镜基本参数输入; |eT?XT<=o  
    优化变量与评价函数设定; yU"lW{H@  
     优化; j3 d=O!  
     照度分析; M,1Yce%+}  
    2Wz/s 0`  
    2. 操作流程 DArEIt6Q  
    K|$Dnma^n  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 oL0Q%_9hW  
    jG=*\lK6  
    l/[0N@r~  
    ]|g{{PWH  
    2) 创建透镜 mlCw(i,  
    ^L}fj$  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens }Y\Ayl  
    aH<BqD[#  
    U1(<1eTyu  
    (9q61z A  
    3) 输入透镜参数 I=)Hb?q T~  
    C$`z23E  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; NyU~8?bp  
    /zZ$<mVG  
    .um]1_= \  
    lO},fM2j  
    CU)'x E  
    将第二面的圆锥系数改为-1 vU Bk oC2Q  
    1c);![O  
    4) 创建LED光源 `-!t8BH  
    3DRbCKNL  
    T'.U?G  
    光源类型为Random plane ; J<dr x_gc  
    光线数为10000; KB+,}7  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; + 5E6|  
    形状选为椭圆; ") kE 1D%  
    s hjb b  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. eaP,MkK&  
    半径选择60度 @F)51$Ld  
    类型选择 Lambertian u )+;(Vd  
    形状选择 Elliptical <;\T e4g[  
    6L Z(bP'd;  
    波长选择默认默认波长 'J~{8w,.  
    Power默认为1 watts INrl^P*  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm $ hwJjSZ0  
    Dg~r%F  
    Nzj7e 1=  
    LED光源设定办法 j>XM+>  
    OI;0dS  
    "R@N}q<*v2  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) bTB/M=M  
    nWpqAb  
    vum6O 3  
    波长设定,颜色选为绿色 O~yPe.  
    ~M`-sSjZs  
    JSX-iHhW  
    功率设定(在Power units选择Watts) HFYN(nz}[  
    CuRYtY@9  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane <+D(GH};  
    hX4&B  
    nxH=Ut7{  
    创建平面探测器(plane) ]S+NH[g+  
    Cv{>|g#  
    Ut4cli&cC  
    :lz@G 4 =C  
    6) 创建分析面  B[jCe5!w  
    --E_s /   
    em`z=JGG  
    xaQ]Vjw  
    光线滤光器设置 UZsL0  
    SSO F\  
    7) 执行光线追迹 $%!'c# F  
    O#}T.5t  
    dWV.5cViP  
    FbB^$ ]*  
    l;^Id#N  
    EGWm0 F_  
    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。 !-1UJqO  
    5X>b(`  
    V'(yrz!   
    8) 优化设定 t|q@~B :  
    71`)@y,Z,  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 4'JuK{/ A7  
    "IbXKS>t  
    -Z )j"J  
    4PG]L`J{  
     GZ.Xx  
    定义变量
    A?[06R5E#  
    kGm-jh  
    tA'O66.  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) 3>FeTf#:  
    ?pq#|PI)  
     5,  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) /KD KA)  
    vAZc.=+ >  
    9) 优化 M6J~%qF^  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 . 7WNd/WG  
    297X).  
    LbX>@2(&  
    @H%)!f]zWt  
    E`68Z/%  
    优化结束后会弹出如下报告 JL0>-kg  
    c*LB=;npI  
    A2 'W  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 :u$nH9kwv  
    ph*9,\c8  
    10) 光线追迹与结果分析 Ni]V)wGE;  
    aH7i$U&  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    R5PXX&Q  
    B->3/dp2c'  
    z|,YO6(L  
    z8v]Kt&  
    优化后透镜的面型如下: rqJ'm?>cr  
    透镜渲染效果
    :E ]Ys  
    *d%"/l^0  
     
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