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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 ddvtBAX  
    _t\)W(E&  
    本文您将会学到如下内容: #:} mi;{  
    透镜基本参数输入; 3 bl l9Ey  
    优化变量与评价函数设定; )zvjsx*e=J  
     优化; ^1z)\p1  
     照度分析; &,iPI2`O A  
    D P+W* 87J  
    2. 操作流程 F;)qM|7  
    }1Km 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。 ,IQ%7*f;O_  
    L ^{C4}x=  
    ^TCfj^FP  
    N##- vV  
    2) 创建透镜 >D*%1LH~V  
    Ox"SQ`nSj'  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens hquN+eIDH  
    w!m4  
    S *K0OUq  
    aUEnQ%YU"  
    3) 输入透镜参数 !_j6\r=  
    >d5L4&r  
    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; 6yXMre)YV  
    NIxtT>[+3  
    _ }:#T8h  
    EY'48S  
    aq%i:};  
    将第二面的圆锥系数改为-1 F=~LVaF/_  
    qre(3,VE5  
    4) 创建LED光源 !jyy`q=  
    bDM;7fFp$  
    =FXq=x%9+  
    光源类型为Random plane ; \xexl1_;  
    光线数为10000; gl!F)RdH  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; rJ fO/WK  
    形状选为椭圆; ,(&5y:o  
    8WMGuv  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Cc!LJ  
    半径选择60度 5Z(#)sa0Og  
    类型选择 Lambertian _gI1@uQw  
    形状选择 Elliptical S]}W+BF3  
    JD{AwE@Ro  
    波长选择默认默认波长 i$S*5+  
    Power默认为1 watts wb/@g=` d  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm t gHXIr}3  
    uPBtR  
    u1_NC;  
    LED光源设定办法 ]5j1p6;(`  
    ^F`\B'8MF  
    Q(ec>+oi  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) :, Ad1(  
    yu @u0vlc  
    [rtMx8T  
    波长设定,颜色选为绿色 *K2fp=Ns  
    "c0Nv8_G  
    @8'LI8 \/  
    功率设定(在Power units选择Watts) @sLB _f  
    \:`-"Ou(*  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane |A19IXZ\  
    Q804_F F#  
    m00 5*>IY  
    创建平面探测器(plane) T96M=?wh!  
    _"'0^F$I  
    >J_%'%%f  
    wBIhpiJX0  
    6) 创建分析面 3IDX3cM9  
    iE=:}"pI"  
    W`` -/  
    e? n8S  
    光线滤光器设置 _Q6` Wp6m  
    "|W``&pM  
    7) 执行光线追迹 Q!v]njCIB7  
    N"&qy3F  
    Kzf^ras4u  
     _V_GdQ  
    |FxTP&8~  
    \R (Yf!>  
    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。 V}+Ui]ie|I  
    8$y5) ~Q  
    |^$?9Dn9.L  
    8) 优化设定 K1[(% <Gp  
    kCZxv"Ts  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 *-.,QpgTX  
    w>uo-88  
    vK,.P:n  
    !=rJ~s F/{  
    AG(Gtvw  
    定义变量
    Q<d|OX  
    %P`w"H,v3#  
    "?#O*x  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) f~Q]"I8w  
    nZ8f}R!f:  
    QPJz~;V2  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ".Sa[A;~  
    UJhUb)}^  
    9) 优化 D!nx%%q  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 i.G"21M  
    ~sbn"OS +  
    56T{JTo  
    *ci%c^}V  
    LQ3J$N  
    优化结束后会弹出如下报告 NB?y/v  
    <n{-& ;>  
    bbxo!K m"  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 :zLeS-  
    !;h`J:dN  
    10) 光线追迹与结果分析 /aX 5G  
    HA0Rv#p  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    Yi+$g  
    c},wW@SF2W  
    yy#4DYht  
    +je{%,*  
    优化后透镜的面型如下: B7ty*)i?  
    透镜渲染效果
    p~NFiZ,  
    Lc5I?}:;L  
     
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