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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 +trC,D  
    { g/0x,-Z  
    本文您将会学到如下内容: $a ]_w.@  
    透镜基本参数输入; 925|bX6I  
    优化变量与评价函数设定; :h\Q;?  
     优化; c'%-jG)\  
     照度分析; eZIhEOF  
    * +"9%&?  
    2. 操作流程 f !I[>&n  
    k <=//r  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 }o(zj=7  
    Ju96#v+:  
    F'4w;-ax  
    bpH^:fyLU`  
    2) 创建透镜 +nXK-g;)'  
    xv(9IEjt0  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens JBE!j-F  
    DW5Y@;[  
    5nT"rA  
    Z4S!NDMm~  
    3) 输入透镜参数 o0ifp=V y  
    N G "C&v  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; rH_\ d?b  
    \;qW 3~  
    kYG/@7f/  
    gW>uR3Ca4  
    Fl kcU `j  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ,z;cbsV-{  
    :S<f?* }:  
    4) 创建LED光源 8u6:=fxb  
    6-z%633DL  
    uE%r/:!k4$  
    光源类型为Random plane ; 95 ;x=ju  
    光线数为10000; 7"sD5N/>uh  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; fZ0M%f  
    形状选为椭圆; q U%/W|LY  
    7gj4j^a^]{  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. *5%d XixN  
    半径选择60度 :~2vJzp@?  
    类型选择 Lambertian gp>3I!bo[K  
    形状选择 Elliptical `UD/}j@  
    sH{4Y-J  
    波长选择默认默认波长 )wC?T  
    Power默认为1 watts B:'J `M"N  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm yXSFjcoB  
    Y$Z x,  
    ,?>s>bHV  
    LED光源设定办法 llcb~  
    ,}3 'I [  
    hIy~B['  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) n^Hm;BiE#  
    hQYL`Dni  
    vB.E3r=  
    波长设定,颜色选为绿色 tSr8 zAV  
    vdAr|4^qB  
    ''yB5#^w(  
    功率设定(在Power units选择Watts) "W6uV!  
    A\4D79>x  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 1eS&&J5  
    4Jp:x"w  
    X{5vXT\/y  
    创建平面探测器(plane) eD,.~Y#?=  
    GeyvId03H  
    cG[l!Z  
    Of*Pw[vD  
    6) 创建分析面 C 3^JAP  
    !%CWZZ 6u  
    VCV"S>aVf  
    6wBx;y |  
    光线滤光器设置 &XIt5<$~R  
    t<#TJ>Le  
    7) 执行光线追迹 uaT!(Y6  
    Bmr>n6|  
    xN5)   
    *=8JIs A>!  
    u_@f$  
    BF\XEm?!  
    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 InpMp  
    K'L^;z6  
    mk;&yh  
    8) 优化设定 |,S+@"0#  
    7?#J~.d5  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ?9!6%]2D  
    /Lfm&;  
    uZNTHD  
    (/=f6^}  
    h{%nC>m;  
    定义变量
    =$u! 59_dE  
    } df W%{  
    zwhe  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) T. }1/S"m  
    U>YAdrx2a  
    :*I# n  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ( l\1n;s*B  
    ASKf '\,dV  
    9) 优化 ,vr? 2k  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 \HqNAE2T  
    F}F&T  
    ~5NXd)2+Ks  
    $mu^G t  
    t>L;kRujVJ  
    优化结束后会弹出如下报告 R cAwrsd  
    '}9x\3E  
    = i$Fl{vH  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 ^NRl//  
    1a?!@g )  
    10) 光线追迹与结果分析 C].iCxn  
    )B T   
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    m}C>ti`VD  
    .8@$\ZRP  
    WYHQ?  
    %P<hW+P!  
    优化后透镜的面型如下: 8NxM4$nQX  
    透镜渲染效果
    T5R-B=YWu  
    *F+KqZ.2  
     
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