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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 $od7;%  
    T9&1VW  
    本文您将会学到如下内容: Q@HV- (A  
    透镜基本参数输入; \`"ht  
    优化变量与评价函数设定; B erwI 7!=  
     优化; g=I})s:CTp  
     照度分析; .|=\z9_7S8  
    xezcAwW  
    2. 操作流程 :Q q#Z  
    {XHh8_ ^&  
    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。 ?%kV?eu'  
    A)~6Im  
    QCJM&  
    C*lJrFpB  
    2) 创建透镜 -Qe Z#w|  
    y?!"6t7&  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens \[nut;  
    hzC>~Ub5  
    < 7$1kGlA  
     C.QO#b  
    3) 输入透镜参数 -.3w^D"l  
    F5#YOck&,  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; zn(PI3+]!  
    6zn5UW#q  
    F&Hrk|a  
    tI{_y  
    bjS {(  
    将第二面的圆锥系数改为-1  LIdF 0  
    |Ds=)S" K  
    4) 创建LED光源 ,2)6s\]/b  
    ]N[ 5q=A5  
    cGD(.=  
    光源类型为Random plane ; h7I{ 4  
    光线数为10000; ;=UsAB]  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; HorDNRyu  
    形状选为椭圆; kNL\m[W8$  
    d5l UGRg  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 39jG8zr=Z[  
    半径选择60度 vcd\GN*4f  
    类型选择 Lambertian *9i{,I@  
    形状选择 Elliptical .{KVMc  
    ]9,; K;1<  
    波长选择默认默认波长 KY N0  
    Power默认为1 watts 3k?X-|O8AZ  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ~v"L!=~G;a  
    l NBL4yM  
    bJ;'`sw1  
    LED光源设定办法 -`t^7pr  
    [fIg{Q  
    'P}0FktP`  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) m#F`] {  
    8JD,u  
    s|ITsz0,td  
    波长设定,颜色选为绿色 4H<lm*!^  
    cFWc<55aX6  
    V470C@  
    功率设定(在Power units选择Watts) K_-MYs.  
    as_PoCoss  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ~3 bPIg7D  
    $tS}LN_!  
    ! v0LBe4  
    创建平面探测器(plane) 6JQ'Ik;$wX  
    6MkP |vr6  
    B93+BwN>95  
    K96<M);:g  
    6) 创建分析面 -D$8  
    0K2`-mL  
    XSl GE9]AG  
    ?K\axf>F  
    光线滤光器设置 F@:'J\I}:  
    ;d9QAN&0}  
    7) 执行光线追迹 xF44M]i  
    &JI8]JmU)  
    _#h_:  
    1y4  
    7Rt9od< )!  
    k)Qtfj}uij  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 E+w<RNBmz  
    H'hpEw G  
    Vy, DN~ag  
    8) 优化设定 5o8EC" 0  
    /~f'}]W  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 <3hRyG@vB  
    3kMf!VL  
    3jC_AO%T  
    .h4 \Y A  
    w G<yBI0  
    定义变量
    #?9;uy<j.q  
     !=P1%  
    EJNU761  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) %F4%H|G  
    p"ZG%Ow5Q]  
    .xWC{}7[  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ~O &:C{9=  
    s+?zL~t  
    9) 优化 e;}7G  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 /CG"]!2 "  
    )f<z% :I+Z  
    4Ic*9t3  
    V /V9B2.$  
    ,>mrPtxN  
    优化结束后会弹出如下报告 xx%j.zDI]  
    SJ>vwmA4  
    -I,$_  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 ]F'e aR  
    8C9-_Ng`  
    10) 光线追迹与结果分析 @wNG{Stj  
    @'!SN\?W8  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    I75DUJqy]  
    Hn+~5@.  
    76h ,]xi  
    oHn Ky[1  
    优化后透镜的面型如下: pohp&Tcm  
    透镜渲染效果
    xRLT=.ir  
    6.nCV 0xA  
     
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