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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: 2024-10-11
    1. 摘要 hO.b?>3NL  
    08^f|K  
    本文您将会学到如下内容： >Q@y8*E\F  
    透镜基本参数输入； 1I69O6"  
    优化变量与评价函数设定； LB]3-FsU+  
     优化； K{DmMi];I  
     照度分析； <v'[Wl@hq  
    ,@;|+C  
    2. 操作流程 t~K[`=G\ex  
    OZf@cOTWK  
    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。 T>(X`(  
    z;9D[ME#1  
     `G: 1  
    xL.m<XDL  
    2) 创建透镜 Jv3G\9_  
    _MIheCvV  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens V 1d#7rP  
    "wZvr}xk  
     QbHX.:C  
    ZaY|v-  
    3) 输入透镜参数 R8lja%+0$  
    gS[B;+d  
    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； ;Qt/(/  
    )_j(NX-C:  
    `.~S/$a.&  
    s92ol0`  
     nPI$<yW7F  
    将第二面的圆锥系数改为-1 (fl$$$  
    ~Y~M}4  
    4) 创建LED光源 p JF 9Z  
    S`b!sT-sD  
     I`IW^eZM  
    光源类型为Random plane ; 4Lk<5Ho  
    光线数为10000； L|#0CRiN  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； .3_u5N|[=W  
    形状选为椭圆； ~V?z!3r-)  
    (r?hD*2r  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 9\Ff z&  
    半径选择60度 T<Y*();Zo  
    类型选择 Lambertian F%lC%~-qh  
    形状选择 Elliptical 5-fASN.Lx  
    5o4KV?"  
    波长选择默认默认波长 IOxtuR  
    Power默认为1 watts R%}<z*~NE@  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm !+Y+P?  
    d#d&CJAfr  
     Ici4y*`M  
    LED光源设定办法 ,']CqhL6=R  
    vmNI$ KZM  
     YSPUQ  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） =w!9:I&a0  
    I<<1mEk  
     -:r<sv$  
    波长设定,颜色选为绿色 wS,fj gX  
    _XY(Qd  
     w1zMY:9  
    功率设定（在Power units选择Watts） zXlerQWUv  
    ,{(XT7hr  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ~-H3]  
    uR2|>m  
     (4q/LuP^d  
    创建平面探测器(plane) &CXk=Wj  
    e&!c8\F  
     ]i,o+xBKH  
    W<^t2j'  
    6) 创建分析面 M(\{U"%@?  
    0x*|X@ 6\  
    \BfMCA/  
     u~ FVI  
    光线滤光器设置 M?('VOy)  
    x _-V{ k  
    7) 执行光线追迹 #Q=c.AL{  
    a0A=R5_  
    !^NZp%Yd  
    hCgk78O?  
     t(6i4c>  
    QH7 GEj]  
    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。 `h :!^"G  
    yXEI%2~)  
    >Sw?F&  
    8) 优化设定 E&t8nlTx  
    w9"~NK8xzM  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 WQ:Y NmQ1p  
    Zi\ex\ )5  
    g__s(  IJ  
    =\5f_g2M  
    :?ZrD,D  
    定义变量     ]^wr+9zd  
    @\oZ2sB  
    |Go$z3bx  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） [x=(:soEqC  
    n?D/bXp  
    w03Ur4>T  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) X+u1p?  
    /f oI.S  
    9) 优化 jVoD9H F/  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 "dOQ)<;  
    y|0/;SjV  
    ^ )!eiM  
    1.8"N&s  
    km^ZF<.@  
    优化结束后会弹出如下报告 >@?mP$;=  
    G*%U0OTi  
    IW@phKz  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 HSU?4=Q  
    `YZl2c<w*  
    10) 光线追迹与结果分析 >mMfZvxl%  
    .qYQ3G'V  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    {^;7DV:  
    \3K7)o^  
    l:/x &=w  
    rp1+K4]P  
    优化后透镜的面型如下： g6.I~o Q j  
    透镜渲染效果
    &AeNrtGu  
     8gt*`]I  
     
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