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infotek 2023-03-01 08:33

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 'RV96lX<  
"D _r</b  
本文您将会学到如下内容: (|K+1R  
 透镜基本参数输入; PPB/-F]rr  
 优化变量与评价函数设定; \jwG*a  
 优化; =|]h-[P'  
 照度分析; Qc3d<{7\~  
ng3ZK  
2. 操作流程 "00j]e.  
Uv(R^50>  
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。 5_aj]"x  
xrPZy*Y,  
`FPQOa*%3  
qU !dg  
2) 创建透镜 G0UaE1n  
6}TunR  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens *'-4%7C`1  
dn#I,xa`  
IQPu%n{0v  
,Q-,#C"  
3) 输入透镜参数 BA c+T  
,2fi`9=\  
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; CW+kKN  
$&as5z8  
|reA`&<q  
a yA;6Qt  
Y1-dpML  
将第二面的圆锥系数改为-1 i wgt\ux.  
Zo<)r2|O.  
4) 创建LED光源 #"N60T@  
Mp`$1Ksn  
1%+-}yo<  
光源类型为Random plane ; qLmzA@Cv  
光线数为10000; { LvD\4h"  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ]3O&8,  
形状选为椭圆; ?:\/-y)Sp  
ty,oj33  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. _"1RidhH  
半径选择60度 =wh[D$n$~  
类型选择 Lambertian o pTXI*QA  
形状选择 Elliptical :*}Q/]N  
ab2FK  
波长选择默认默认波长 !zX() V  
Power默认为1 watts % "(&a'B  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm j;3I`:  
lcdhOjz!N  
;7P '>j1?U  
LED光源设定办法 |(.\J`_e  
/}m)FaAi  
CeYhn\m5K0  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) |UB$^)Twb  
+K1M&(  
:0r,.)  
波长设定,颜色选为绿色 #d@wjQ0DW  
~!$"J}d}<  
CPOH qK`k  
功率设定(在Power units选择Watts) cqG6di7#  
[[$C tqLg  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane v$]B;;[A  
O-(V`BZe  
sLr47 NC  
创建平面探测器(plane) ^lHy)!&A  
B7 s{yb  
]>X_E%`G<b  
8gS7$ EH'  
6) 创建分析面 Tvx1+0Z%z  
~&<#H+O  
\l59/ZFan  
RrMEDMhk6  
光线滤光器设置 >jI.$%L$  
7zG r+Px  
7) 执行光线追迹 l!tR<$|  
N9w"Lb  
E#J})cPzw  
fu5L)P^T  
,Pa*; o\  
"/'3I/}  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ?4b0\ -  
/7UvV60  
OH t)z.  
8) 优化设定 .ck?JXg  
aZmN(AJ8v  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ? Lg(,-:  
}Fjbj5w0  
j*.;6}\o  
XKWq{,Ks  
yx]9rD1cz  
定义变量
YlrN^rO  
3]*Kz*i  
+M-tYE 5n  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) %,T*[d&i  
UA$IVK&{  
'I$FOH   
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Lwl1ta-  
J p?XV<3Z  
9) 优化 E{\CE1*  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 gC1LQ!:;Oi  
Q!+AiSTU  
JWb +  
&E&~9"^hQL  
>PA*L(Dh%  
优化结束后会弹出如下报告 ,U\ s89  
a}y b~:TC  
c>LP}PGk  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 EVPQe-  
5MnP6(3$  
10) 光线追迹与结果分析 <st<oR'  
leC!Yj  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
$S#Z>d*1!  
v5M4Rs&t  
lx|Aw@C3~  
On*I.~  
优化后透镜的面型如下: @;4;72@O  
透镜渲染效果
Ih.+-!w  
<e UsMo<  
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