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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 UUA7m$F1  
    fx=aT  
    本文您将会学到如下内容： <0lfkeD  
    透镜基本参数输入； 5[;p<GqGN  
    优化变量与评价函数设定； Nf3Kz#!B  
     优化； .@xwl}o$OL  
     照度分析； M)-+j{<  
    P'FI'2cN7  
    2. 操作流程 $TR[SMj  
    #n0P'@d,r  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 C>j"Ck^<  
    Eb#0 -I  
     h05 ~ g  
    ! .!qJ%  
    2) 创建透镜 o/9 V1"  
    %n{E/06f  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens F lbL`@4M  
    +mH Kk  
     ,V |>nkQ  
    FIW*N r  
    3) 输入透镜参数 >. zk-`>-  
    44b'40  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； C}W/9_I6Uo  
    }Z%*gfp  
    LN_6>u  
    D'A)H  
     GyT{p#l  
    将第二面的圆锥系数改为-1 "iOT14J!7  
    f}#pKsX.  
    4) 创建LED光源 0oM~e  
     ;m7$U  
     x'n J_0  
    光源类型为Random plane ; i7Y 96]  
    光线数为10000； jh}[7M  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； W;u~}k<  
    形状选为椭圆； ]<{BDXIGIE  
    lE%0ifu  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. hOw7"'# !  
    半径选择60度 pdmeB  
    类型选择 Lambertian 54tpR6%3p  
    形状选择 Elliptical ~ ]o .Mv a  
    .GkH^9THP  
    波长选择默认默认波长 Gu&zplB  
    Power默认为1 watts u:"mq.Q  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ~` #t?1SP  
    ?%;)> :3N  
     Ql#:Rx>b  
    LED光源设定办法 ?][Mv`ST  
    Rs5G5W@"A  
     ! QP~#a%  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） >fQ-( io  
    &Zq43~  
     k\1q Jr  
    波长设定,颜色选为绿色 n T\ W|  
    D4;V8(w=#  
     [u/g =^+u  
    功率设定（在Power units选择Watts） &LHQ) ?  
    NDCZc_  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 36.L1!d)pE  
    \q%li)  
     bL{wCo-Y  
    创建平面探测器(plane) ; l+3l ez  
    s+o/:rrx Y  
     Hg]Q.SeJ(  
    tAc[r)xFw  
    6) 创建分析面 "4}{Z)&R2  
    Dj #G{X".  
    j$Gb> Ex>  
      |Pwb7:a3  
    光线滤光器设置 o= N=W  
    qdNYY&6>?u  
    7) 执行光线追迹 5\RKT)%X  
    FZb\VUmnV  
    WE68a!6  
    Rr(,i%fu  
     KS3 /  
    t&H):P  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 Z!7#"wO9+V  
    vvFXdHP  
    F;5.nKo  
    8) 优化设定 :!'aP\uE  
    l+y/Mq^QB  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 }4  5|  
    @kRe0:t  
    ;' YM@n  
    IWsB$T  
    |j<b?  
    定义变量     7AHEzJh"  
    nlw(U3@7  
    fQ 'P2$  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） =H3 JRRS  
    F=$2Gz 'RT  
    uXNJ{]o  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) n3jA[p:  
    VQ{}S $jQ  
    9) 优化 _(TavL>l =  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 c7L#f=Ot?  
    O jr{z  
    2?nK71c"  
    TOeJnk  
    JrQ*.lJj  
    优化结束后会弹出如下报告 3[pA:Z+xx  
    G6]M~:<i  
    -=s7Q{O8Z  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 B/c_pRl;  
    Ng0V&oDI  
    10) 光线追迹与结果分析 w}K<,5I>  
    [XhuJdr"u  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    #Kn=Q  
     9 k)?-  
    CJ%bBL'.  
    71m dU6Kq  
    优化后透镜的面型如下： -r_z,h|  
    透镜渲染效果
    p&_Kb\} U  
     S%R:GZEf_  
     
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