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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: 2024-10-11
    1. 摘要 &0(  
    %T9  sz4V  
    本文您将会学到如下内容: YxinE`u~  
    透镜基本参数输入; ${nX:!)  
    优化变量与评价函数设定; <u:WlaS  
     优化; 'fNKlPMv4D  
     照度分析; B8%{}[q  
    TkO[rAC  
    2. 操作流程 h=_0+\%  
    VA%Un,5h  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 ]$\|ktY!  
    =)` p_W  
    n?urE-_  
    fb:j%1WF  
    2) 创建透镜 ?8mlZ X9C  
    8Bq!4uq\5|  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens [j:[  
    m&iH2|  
    aCxE5$~$  
    (%:>T Q(  
    3) 输入透镜参数 T,OwM\`.X{  
    4r0b)Y &I  
    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; k` (jkbEZ  
    LJTQaItdqJ  
    D^;*U[F?  
    rJInj>|{=  
    %9#gB  
    将第二面的圆锥系数改为-1 .pvV1JA'  
    c9nH}/I_  
    4) 创建LED光源 2JS`Wqy  
    awUx=%ERtA  
    AVU>+[.=%c  
    光源类型为Random plane ; ([V V%ovZ  
    光线数为10000; nbTVU+  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ) (Tom9 ^  
    形状选为椭圆; VCcr3Dx()F  
    `H3.,]  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. c$QX )V  
    半径选择60度 EK$Kee}~  
    类型选择 Lambertian ;u(Du-Os!  
    形状选择 Elliptical ?`Y\)'}   
    }/,CbKi,+  
    波长选择默认默认波长 02k4 N%  
    Power默认为1 watts DF{ Qw@P!  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 6k/U3&R  
    UP{j5gR:_  
    M8b4NF_&  
    LED光源设定办法 Zf>^4_x3P  
    rBN)a"  
    ^:jN3@ Q%  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) i o3yLIy,  
    L~^*u_U]  
    <_./SC  
    波长设定,颜色选为绿色 8g >b  
    cubk]~VD  
    P~FUS%39"o  
    功率设定(在Power units选择Watts) :9|W#d{o  
    oQj=;[  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 8Z2.`(3c[  
    -n? g~(/P  
    a/uo}[Y  
    创建平面探测器(plane) [ &qA\  
    PZD>U)M  
    4E:bp   
    b( ^^m:(w  
    6) 创建分析面 jAsO8  
    r CRgzC  
    B )JM%r  
    mty1p'^KQ  
    光线滤光器设置 2~;&g?T6  
    %:qoV0DR  
    7) 执行光线追迹 lKEa)KF[  
    YO:&;K%  
    ,`8Y8  
    })IO#,  
    7> Pgc  
    ; W7Y2Md  
    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。 Y+/l X6'  
    )J3kxmlzQ  
    ?&l)W~S  
    8) 优化设定 Ok%}|/ P4  
    NgB 7?]vu  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 WIh@y2&R  
    `$z)$VuP  
    aP>37s  
    r FL$QC2  
    cVq}c?  
    定义变量
    }+Vv0jX|V  
    yD)"c .  
    ;' e@t8i6  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) ad`_>lA4Lp  
    ^i:\@VA:  
    r[Zq3  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)  c!uW}U_z  
    fV ZW[9[  
    9) 优化 QlW=_Ymv{  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 f8:$G.}i  
    -0,4eg j3  
    xT F=Y_  
    :nQp.N*p  
    ?|t/mo|K?  
    优化结束后会弹出如下报告 h#3m4<w(9  
    a]VGUW-  
    a`Z{ xme =  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 g<[rH%\6fg  
    (clU$m+oXX  
    10) 光线追迹与结果分析 Y~"9L|`f/  
    {&nV4c$v  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    Qp!Y.YnPd_  
    Xi~9&ed#$i  
    Gz dgL"M[  
    {:Vf0Mhb  
    优化后透镜的面型如下: Z|`fHO3j  
    透镜渲染效果
    M<qudi  
    4S *,\q]q  
     
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