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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 h;`]rK;g  
    nk-V{']  
    本文您将会学到如下内容： `6 `oLu\l  
    透镜基本参数输入； =VM4Q+'K  
    优化变量与评价函数设定； _.G p}0a  
     优化； IiRII)  
     照度分析； b.sRB1  
    Sn ~|<Vf  
    2. 操作流程 #+ 6t|  
    fY{&W@#g  
    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。 ?~s23%E  
    u@eKh3!  
     - |j4u#z  
    h!UB#-  
    2) 创建透镜 GPVqt"TY  
    okv`v ({  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 2*9rhOK*  
    ~f:jI1(}  
     3^J~ts{*  
    Vs~!\<?  
    3) 输入透镜参数 #(Ah>y  
    F^)SQ%xx  
    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； d:1TSJff%/  
    _;yi/)-2  
    gBCO>nJws  
    + ZxG<1&  
     <4QOjW  
    将第二面的圆锥系数改为-1 :KL5A1{  
    f0,,<ib.w  
    4) 创建LED光源 >7^i>si  
    Bm&%N?9  
     _ZD8/?2QV  
    光源类型为Random plane ; j/Rm~!q  
    光线数为10000； f}U@e0Lsb  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； U*7Yi-"/*  
    形状选为椭圆； %.3] F2_Q  
    8>y!=+9_  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 69>N xr~k  
    半径选择60度 =fZMute  
    类型选择 Lambertian uY'77,G_J  
    形状选择 Elliptical 39zwPoN>  
    [#hoW"'Q9  
    波长选择默认默认波长 /"*eMe!=  
    Power默认为1 watts [J71aH  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm c5e  wG  
    Z}*{4V`R  
     %Yi^{ZrM  
    LED光源设定办法 rBY{&JhS  
    js#72T/_n  
     j/<z[qr  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） 5Sm)+FC :  
    3] u[NR  
     _RcFV  
    波长设定,颜色选为绿色 E6FT*}Q  
    0~0OQ/>7  
     = g[Cs*  
    功率设定（在Power units选择Watts） $JTQA  
    ^&mJDRe  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane !=w&=O0(  
    hL8GW> `a  
     D+"-(k  
    创建平面探测器(plane) YrWC\HR_  
    yd-Kg zm8n  
     %tRQK$]c  
    ZLRAiL  
    6) 创建分析面 M((]> *g  
    n,E =eNc  
    e<;^P(g`E  
     SpB\kC"K  
    光线滤光器设置 W$X@DXT=o  
    fEB>3hI  
    7) 执行光线追迹 6mH --!j  
    #kt3l59Ty  
    '`K-rvF,C  
    'l| e}eti>  
     :GaK.W q  
    7kZ-`V|\.  
    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。 }}g.L|  
    c< P ML|e  
    ?t JyQT  
    8) 优化设定 ]tzO)c)w;  
    }bg_?o;X}  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 \~:Uj~  
    JGB 9Z   
    )O~V3a  
    )t-Jc+*A>  
    { eU_  
    定义变量     ~fDMzOd  
    'K9{xI@N  
    Snav)Hb'  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） n4YedjHSN  
    BV8-\R@  
    W_##8[r(?  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) 1gTW*vLM\  
    .|pyloL.  
    9) 优化 Y<vsMf_U  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 aq|R?  
    EPZ^I)  
    qXH\e|  
    nlfu y[oX  
    x'.OLXx>  
    优化结束后会弹出如下报告 z  DP  
    XU3v#Du  
    0(Hhb#WDh\  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 z/,qQVv=}4  
    i"h '^6M1  
    10) 光线追迹与结果分析 )<kI d4E  
    7I,/uv?  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    7h3#5Y  
    \GR M,c  
    :a 5#yh  
    #s!q(Rc  
    优化后透镜的面型如下： [`_ZlC  
    透镜渲染效果
    4r&S&^  
     >z`^Q[  
     
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