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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 GWE0 UO}  
    DP'Dg /D  
    本文您将会学到如下内容： :g:h 0'G  
    透镜基本参数输入； `]I5WTt*X  
    优化变量与评价函数设定； O.8m%ZjD  
     优化； )/i|"`)>_  
     照度分析； 4JQ`&:?r  
    tVh4v#@+  
    2. 操作流程 H?bs K~  
    9 8BBsjkd  
    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。 r^tXr[}  
    JhXN8Bq33  
     AT'$VCYC(  
    xgw)`>p,W  
    2) 创建透镜 U.sPFt  
    ='||BxB  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens K1{nxw!`  
    jO N}&/  
     kvVz-P Jy  
    ~I^[rP~  
    3) 输入透镜参数  p:>?  
    I=Dk'M  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； 7tO$'q*h  
    ~W2&z]xD  
    bh6wI%8H  
    , p=8tf#  
     dC|#l?P  
    将第二面的圆锥系数改为-1 |}.B!vg(4  
    .wOLi Ms  
    4) 创建LED光源 gbv[*R{<%  
    naCI55Wx  
     G9":z|  
    光源类型为Random plane ; { RX|  
    光线数为10000； hg/&[/eodm  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； n\al}KG  
    形状选为椭圆； )7mJ+d[  
    / H/Ne )r  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Sq]1SW3  
    半径选择60度 L"<Eov6  
    类型选择 Lambertian BcO2* 3  
    形状选择 Elliptical j?)`VLZ  
    QjbPBk Q  
    波长选择默认默认波长 ##ea-"m8  
    Power默认为1 watts fx"+ZR  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm `l#$l3v+  
    #{cpG2Rs  
     T>o# *{q n  
    LED光源设定办法 {!bJ.O l  
    u)]sJ1p  
     ~}ZX^l&k{P  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） UimZ/\r  
    zQfxw?~A  
     2Yjysn  
    波长设定,颜色选为绿色  +6-!o,(  
    =W^L8!BE'  
     2 ~'quA  
    功率设定（在Power units选择Watts） zX Pj7K*  
    +34jot.!  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 7B :aJfxM  
    1k({(\>qq  
       `.-C6!  
    创建平面探测器(plane) J0plQDe  
    BJr Nbo;T  
     Db:WAjU  
    \~1+T  
    6) 创建分析面 He23<hd!  
    P6'I:/V  
    oABPGyv  
     0P >dXd)T  
    光线滤光器设置 ] 6B!eB !  
    C(+BrIS*  
    7) 执行光线追迹 Tr!X2#)A!  
    9?6$ 2I  
    -*r';Mz;  
    ir?9{t/()  
     IGQ8-#=  
    KgS xF#  
    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。 w;_=$L'H&G  
    =? aB@&  
    o`0H(\en  
    8) 优化设定 w!M ^p&T7  
    -6>rR{z  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 -lEh}r  
    N`MQHQ1  
    ~`.%n7  
    Ca|;8ggf  
    Xs_y!l  
    定义变量     + k:?;ZG  
    gQwmYe  
    X9wi:  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） 1jVcL)szU  
    .m51/X&*n  
    ;zODp+4@Q  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) 2Mp;/b!  
    _>I5Ud8(-  
    9) 优化 LPF?\mf ^4  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件  `SrVMb(  
    WH*&MIjAr/  
    !vw0Y,F&  
    9m4|1)  
    /.bwwj_;  
    优化结束后会弹出如下报告 uI/ A_  
    o~p^`5#  
    4G ?k31,k  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 !hUyX}{`j  
    g=Jfp$*[  
    10) 光线追迹与结果分析 DK;-2K  
    ;{RQ+ZX'[  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    )&K%Me  
    g> f394j  
    KW\`&ki  
    YR2/`9s\QJ  
    优化后透镜的面型如下： S0cO00_ob  
    透镜渲染效果
    _45"Z}Zx  
     VXp X#O  
     
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