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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 oO=o|w|T  
=l`OHTg  
本文您将会学到如下内容: O]nT>;PXX  
 透镜基本参数输入;  . gT4_  
 优化变量与评价函数设定; N\R=cwk  
 优化; V_a)jJ  
 照度分析; m4/}Jx[  
^ @.G,u  
2. 操作流程 QB 77:E  
d5U; $q{o  
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。 ^9ng)  
Jyu`-=It  
 ^Omfe  
H=. K  
2) 创建透镜 +Z+ExS<#z  
Y%IJ8P^Y  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens \f"?Tv-C'  
%2yAvGa1  
v*P[W_.  
o'qm82* =  
3) 输入透镜参数 .C5@QKU  
|NEd@  
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; F";FG 0  
="B n=>  
zrx JN  
K}2Npo FS  
%3,xaVN  
将第二面的圆锥系数改为-1 K+mU_+KRp  
wD=am  
4) 创建LED光源 0$2={s4ze  
ahp1!=Z-=  
\GHOg.P  
光源类型为Random plane ; ;c)! @GoA  
光线数为10000; j) 6G7T|  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; *g$agyOfh  
形状选为椭圆; @"8~Y|L93  
ylkqhs&  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. !`C%Fkq  
半径选择60度 W uf/LKj  
类型选择 Lambertian ,o)4p\nV  
形状选择 Elliptical ;o >WXw  
6z]`7`G   
波长选择默认默认波长 KnFQ)sX^  
Power默认为1 watts A`C-sD >  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ]BfR.,,  
qvTKfIl{  
)l{A{f6O  
LED光源设定办法 qT 0_L  
irmwc'n]  
.Qk{5=l6P  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) jZ/+~{<  
x@ 6\Ob  
IQoH@l&Xk  
波长设定,颜色选为绿色 "VQ|E d  
J=P;W2L  
s*+ZYPk  
功率设定(在Power units选择Watts) Z^+a*^w~{  
r./z,4A`  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane .xnQd^qoac  
7*g(@d  
N&N 82OG  
创建平面探测器(plane) Zx9.pFc"  
.m!s". ?[  
V7n >,k5  
:o<N!*pT  
6) 创建分析面 rr)9Y][l}  
'ucGt  
776 nWw)  
Fu mn9  
光线滤光器设置 ' XEK&Yi1  
RSFJu\0}N  
7) 执行光线追迹 Es~DHX  
2| $k`I,  
[[&)cbv  
_&K\D p&@  
bCt_y R  
G ;jF9i  
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。 9kUV1?  
j^rYFS w:Q  
o6:45  
8) 优化设定 \ bC}&Iz6  
|9x%gUm  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 `TAcZl=8  
Q{8qm<0g  
B'!PJj  
OAY8,C=M  
:(+]b  
定义变量
jJ*=Ghu-  
&1 oaZY w  
:"y0oCu7`W  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) xdCs5ko  
nx D'r  
wd"TM  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) `)LIVi"(D  
$}V7(wu 6@  
9) 优化 /!:L7@BZ  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ::0aY ;D2  
Ko]QCLL  
9y;y7i{>?  
j,Pwket  
z( *]'Y  
优化结束后会弹出如下报告 t2Ip\>;9f  
4Fh&V{`W  
P_v0))n{  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 w< v1 N  
uSH> $;a  
10) 光线追迹与结果分析 qjJ{+Rz2  
2B5A!? ~>  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
bx;yHIRb  
`:V}1ioX5  
_r~!O$2  
#aj|vox}  
优化后透镜的面型如下: sbs[=LW4  
透镜渲染效果
poTl|y @  
9e0C3+)CY  
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