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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 +Csb8  
    b\"F6TF:  
    本文您将会学到如下内容: GKoYT{6  
    透镜基本参数输入; Xe);LhDC  
    优化变量与评价函数设定; +ay C 0  
     优化; wH|%3 @eJ  
     照度分析; {"'M2w:|D1  
    @(#vg\UH  
    2. 操作流程 D/E5&6  
    |m-N5$\IC  
    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。 WR #XPbk  
    .eN"s'  
    h ;uzbu  
    7]rIq\bM  
    2) 创建透镜 hrKeOwKHU  
    Qf_N,Bq{a  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens lj]M 1zEz&  
    +t,b/K(?]  
    j55_wx@cA  
    yP]>eLTSd  
    3) 输入透镜参数 j/TnKO  
    F$8:9eL,T  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; &0T.o,&y  
    {qw'gJmX  
    8U@f/ P  
    ]+e zg(C}  
    gxO~44"  
    将第二面的圆锥系数改为-1 {gzQ/|}#z-  
    XuP%/\  
    4) 创建LED光源 %i\rw*f  
    M %,\2!$  
    jsAx;Z:QT  
    光源类型为Random plane ; e;vI XJE  
    光线数为10000; f hK<P_}  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; '_?Z{|  
    形状选为椭圆; ZW;Ec+n_K  
    QP(d77 n  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. vEx'~_+a9  
    半径选择60度 fExFpR,`  
    类型选择 Lambertian o135Xh$_>'  
    形状选择 Elliptical \8#[AD*@s2  
    ILCh1=?{9r  
    波长选择默认默认波长 <J d!`$  
    Power默认为1 watts ?*V\ -7jg  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 1V`-D8-?  
    B\ 'rxbH  
    |~A*?6:@  
    LED光源设定办法 ;X+0,K3c  
    ;^:8F  
    GpPM?  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) i@:^b_  
    5%D`y|  
    3z0Bg  
    波长设定,颜色选为绿色 \:h7,[e  
    dkg`T#}  
    \r aP  
    功率设定(在Power units选择Watts) 9L7z<ntn  
    f/L8usBXq  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane K cex%.  
    G739Ne[gL  
    &DGqY5=  
    创建平面探测器(plane) ~ tR!hc}  
    #reR<qp&]  
    ty!DMg#  
    MNU7OX<  
    6) 创建分析面 Jb{g{a/  
    mqeW,89  
    '[6]W)f  
    Rm3W&hQ  
    光线滤光器设置 $Ud9v4  
    53/$8=  
    7) 执行光线追迹 7Vf XE/  
    =_&,^h@'3e  
    eAO@B  
    +Q"s!\5  
    R)d_0Ng  
    \>su97  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 #l>r9Z71  
    `Zp*?  
    "LYhYkI  
    8) 优化设定 @<P;F  
    atZNX1LD[/  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 j^/<:e c.  
    E>@]"O)=M,  
    '3^_:E5y  
    Y".?j5f?  
    NjS<DzKhK  
    定义变量
    % A 5s?J?  
    Q~^v=ye  
    860y9wzU  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) %>nAPO+e  
    =WF@S1  
    lx$Z/f  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) aIT0t0.  
    s'/_0  
    9) 优化 CZy!nR!  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 M+-odLltw  
    JWu0VLo  
    kFQo[O]  
    1OY 5tq  
    !*^+7M  
    优化结束后会弹出如下报告 aa]|  
    Lz9|"F"V  
    =H-BsX?P  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 r 'ioH"=  
    ?/3{gOgI$`  
    10) 光线追迹与结果分析 1"A"AMZf  
    9R+ qw  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    ).Z U0fV  
    ,~=+]9t  
    SP  =8v0  
    Cs]\3R|D`  
    优化后透镜的面型如下: Ayw {I#"  
    透镜渲染效果
    WYvcN8F  
    s z7<u|  
     
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