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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 3[F9qDAy  
    cN 3 !wE  
    本文您将会学到如下内容: ms%RNxU4:  
    透镜基本参数输入; xmXuBp:M(R  
    优化变量与评价函数设定; =`pH2SJT  
     优化; I6-.;)McO  
     照度分析; 9Rd& Jq^  
    0(|Yy/Yq  
    2. 操作流程 o|G[/o2  
    B9(@ .  
    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。 oT0TbZu%  
    ?[VL 2dP0  
    X%rsa7H3J  
    P+:DLex  
    2) 创建透镜 `~k`m{4.a  
    ,[UK32KWI  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens NXHe;G  
    r7^oqEp@B  
    +=MN_  
    6"YcM:5~  
    3) 输入透镜参数 YG_|L[/#  
     PrqyJ  
    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; hZ`<ID  
    N3(.7mxo  
    Ygq;jX  
    ~J:]cy)Q  
    cNl NJ  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ?>/9ae^Bw  
    %EH{p@nM&-  
    4) 创建LED光源 6m%#cP (6K  
    )lZoXt_3  
    Ms 3Sri  
    光源类型为Random plane ; :i9=Wj  
    光线数为10000; G_]zymXQ  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; m gE r+  
    形状选为椭圆; %WF]mF T_  
    G _-JR  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. z_8lf_N  
    半径选择60度 ~JQ6V?fucD  
    类型选择 Lambertian Bwl@Muw  
    形状选择 Elliptical %jJ|4\  
    D/YMovH%  
    波长选择默认默认波长 {n\Ai3F-  
    Power默认为1 watts 4$+1&+@ ]  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm UQ#t &  
    ZM16 ~k  
    XR_Gsb%l  
    LED光源设定办法 H <9_BA?  
    ub;:"ns}  
    V+5av Z}  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) q ;"/i*+3  
    ykYef  
    fE"-W{M  
    波长设定,颜色选为绿色 ^Na3VP  
    1ixBwnp?  
    *#9?9SYSk  
    功率设定(在Power units选择Watts) o~7D=d?R  
    I(H9-!&  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ;pj,U!{%s\  
    xLSf /8e  
    E#R1  
    创建平面探测器(plane) [/o B jiBA  
    9ZNzC i!  
    H'+3<t>  
    lVCnu> 8  
    6) 创建分析面 ,bzC| AK  
    UD=[::##  
    jO-T1P']Y  
    6 2#@Y-5  
    光线滤光器设置 xXlx}C  
    nC(Lr,(  
    7) 执行光线追迹 (8baa.ge  
    ~O~iP8T  
    Ma4eu8  
    /dO*t4$@?  
    xR8y"CpE  
    {n&GZG"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。 x_t$*  
    >0_{80bdO  
    *cZ7?  
    8) 优化设定 Q zg?#|  
    %(|-+cLW+  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 [dFe-2u ,$  
    31\mF\{V  
    <0;G4fE7[H  
    Po&'#TC1  
    2}XxRJ0   
    定义变量
    O`$\P lt|v  
    +:W/=C d(h  
    &c}2[=  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) 1B gHkDW  
    B2Rpd &[  
    5g.w"0MkY  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) L1WvX6  
    Xvk+1:D  
    9) 优化 e,Z[Nox  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 I:w+lchAMe  
    ayh235>a(  
    %g^:0me`  
    _DAqL@5n  
    yY{  
    优化结束后会弹出如下报告 EI)2 c.A  
    ~!M"  
    ;O|u`fAqT  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 7nB X@Uo  
    #3tC"2MZ  
    10) 光线追迹与结果分析 byTH SRt  
    HYG1BfEaW  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    _8ks`O#}  
    >3*a&_cI=k  
    Q+/P>5O/  
    R T~oJ~t;  
    优化后透镜的面型如下: A2p%Y},  
    透镜渲染效果
    uH(M@7"6_!  
    0|i|z !N>  
     
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