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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 UIw?;:Y  
    $T)d!$  
    本文您将会学到如下内容： ~ iT{8  
    透镜基本参数输入； DM/hcY$MW  
    优化变量与评价函数设定； fle0c^=  
     优化； ag/u8  
     照度分析； 7jZrU|:yu(  
    j];1"50?  
    2. 操作流程 ` t\z   
    uf0^E3H  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 #HcI4j:s!  
    w})NmaT;YF  
     ]EX--d<_`  
    H5^Y->  
    2) 创建透镜 v=bv@c  
    k*9%8yi_ U  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 6(5c7R#  
    hd=j56P5P  
     }moz9a  
    W,'3D~g8  
    3) 输入透镜参数 /kb$p8!C".  
    K#U{<pUP  
    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； =[8d@d\  
    `QAh5r"  
    D1~^\)*  
    $:HLRl{2E  
     j<|6s,&  
    将第二面的圆锥系数改为-1 $@4e(Zrmo  
    Kk56/(_S  
    4) 创建LED光源 $ACe\R/%  
    {N@Y<=+:  
     K/A ? ]y  
    光源类型为Random plane ; Uc>LFX& -B  
    光线数为10000； 0<"tl0p_  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； 4] M =q{  
    形状选为椭圆； IM|Se4;x  
    A9.;>8!u  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. E- [:. &  
    半径选择60度 \Qb>:  
    类型选择 Lambertian qIUC2,&g  
    形状选择 Elliptical pJ$(ozV  
    %L.rcbg:<c  
    波长选择默认默认波长 @Yb Z 8Uc  
    Power默认为1 watts 0I6499FQ  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm EsNk<Ra  
    f>b!-|  
     <y'qo8oqF  
    LED光源设定办法 \Z8Y(]6*  
    +&zb^C`J  
     *%]+sU  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） A1Ibx|K  
    gx&\Kw6HM  
     GZ}*r{  
    波长设定,颜色选为绿色 T[mw}%3<v  
    _;%.1H{N  
     +,:nm_kQU  
    功率设定（在Power units选择Watts） FK?mS>G6  
    RbyF#[}  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Udg & eEF  
    CiHn;-b;  
     Fj36K6!#?  
    创建平面探测器(plane) yg.\^C  
    Y|Nfwqz  
     `mQP{od?"?  
    `8qT['`#R  
    6) 创建分析面 ,$ho2R),Fn  
    +YkmLD  
    I}I}K~se*  
     :tg@HyY)  
    光线滤光器设置 _?*rtDzIM  
    [+Yl;3 &]  
    7) 执行光线追迹 `mh-pBVD1  
    k,yc>3P;U  
    5>0\e_V  
    ]wJ}-#Kx  
     m.;{ 8AM%f  
    cS. 7\0$  
    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[p/c.p?i  
    MLEIx()  
    RcKQER  
    8) 优化设定 OYQXi  
    QfKR pnj(o  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 `bBfNI?3d*  
    /7!_un9  
    1D 3 dYVE  
    }D&"z8mP  
    Ew)n~!s  
    定义变量     ,'/HcF?yf  
    Ac*B[ywA3  
    d;*OO xQV  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） '2Mjz6mBDA  
    8ItCfbqa6  
    QE`:jxyad  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) tU-#pB>H  
    F}VS)  
    9) 优化 d&$.jk8 2  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 `[g# Mxw  
    [MSDk"o&  
    6&/ Ew4 e  
    "W3n BaG  
    _>Pe]3  
    优化结束后会弹出如下报告 <s59OdzP  
    uM}dZp 1  
    pGZl.OI  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 62k9"xSH  
    )l 4>=y  
    10) 光线追迹与结果分析 TV$\v@\ =  
    ] k3GFPw  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    2<\yky  
    4F1.D9u  
    troy^H  
    ` maN5)  
    优化后透镜的面型如下： c)n0D=  
    透镜渲染效果
    CIxVR  
     CguU+8 ]  
     
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