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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 #gO[di0WhC  
    cI@qt>&  
    本文您将会学到如下内容: vm_]X{80;  
    透镜基本参数输入; 3PZ(Kn<  
    优化变量与评价函数设定; 4S ~kNp$  
     优化; CvE^t#Bok  
     照度分析; ZxSFElDD]E  
    7Tdx*1 U  
    2. 操作流程 y zp#  
    b7dsi|Yo  
    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。 0VtjVz*C7&  
    T`fT[BaY  
    '~K]=JP  
    8Iw)]}T'  
    2) 创建透镜 `| ?<KF164  
    (b//YyqN  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens *)-@'{]uB  
    $j\>T@  
    V~j^   
    [YULvWAJ  
    3) 输入透镜参数 # euG$(  
    ~LpkA`Hn!  
    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; SA}Dkt&,  
    [;Lgbgt3f  
    'LPyh ;!f  
    uK$ Xqo%L  
    heou\;GI"  
    将第二面的圆锥系数改为-1 [BD`h  
    (~N?kh:  
    4) 创建LED光源 RVttk )Ny  
    (KyOo,a  
    AZc= Bbh  
    光源类型为Random plane ; <ytzGDx  
    光线数为10000; ^rO"U[To  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; X/2GTU7?  
    形状选为椭圆; 5["3[h  
    2A~o)7JaZ  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. uq s   
    半径选择60度 4h|*r !  
    类型选择 Lambertian TU^ZvAO&  
    形状选择 Elliptical 7Qd$@  m  
    z+Fu{<#(  
    波长选择默认默认波长 R)JH D7 1  
    Power默认为1 watts Hq:: F?  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 4vWiOcJF!O  
    GWuKDq  
    AJEbiP  
    LED光源设定办法 O)vGIp?f't  
     d=^QK{8  
    ;K\2/"$QD  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) 4;Ucas6  
    {Z8GG  
    tW|0_m>{  
    波长设定,颜色选为绿色 tdxzs_V,-  
    Rk g8  
    9n\>Yieu  
    功率设定(在Power units选择Watts) &"K_R(kN  
    a($7J6]M  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane r_$*euh@  
    OgIRI8L  
    uthW AT &  
    创建平面探测器(plane) "NA<^2W@J  
    wW*7  
    pZ|{p{_j  
    *w4#D:g  
    6) 创建分析面 46D`h!7L  
    ) dk|S\  
    vO2WZ7E!  
    <`pNdy4  
    光线滤光器设置 !xck ~EAS  
    U$gR}8\e  
    7) 执行光线追迹  ?{"r(  
    f4P({V  
    (+(@P*c1  
    # tu>h  
    bVU4H$k  
    E&kv4,  
    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。 ;]grbqXVE  
    Fdhgm{Y2s  
    zJy=1r  
    8) 优化设定 4xg)e` *U  
    gyAJ#N|  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 P#V!hfM  
    J/e]  
    hH5~T5?\  
    o+=wQ$"tP  
    ./XX  
    定义变量
    q,)V0Ffe[|  
    *h0D,O"0  
    3,q?WH%_  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) \7b, Mz!  
    \:{K",2  
    wO%lM  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) d]s^?=gM  
    ,V!"4 T,Z  
    9) 优化 !@Qk=Xkg  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 y*^UGJC:  
    q]OIP"yv  
    _x(hlHFk  
    Ed u(dZbKg  
    _N|%i J5  
    优化结束后会弹出如下报告 Z S=H1  
    b]z_2h~`  
    Z qn$>mG-  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 kE<CuO  
    50 Gr\  
    10) 光线追迹与结果分析 Qb?a[[3  
    )/ 'WboL  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    {p1`[R&n#  
    @ywtL8"1~  
    *nU5PSs  
    C lf;+G0  
    优化后透镜的面型如下: #[9UCX^=  
    透镜渲染效果
    AVD hgJv  
    6k;5T   
     
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