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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 !>Ru= $9  
bTN0n  
本文您将会学到如下内容: :ncR7:Z  
 透镜基本参数输入; cf ~TVa)M  
 优化变量与评价函数设定; Ko|p&-Z;  
 优化; BPkqC>w  
 照度分析; s@c.nT%BYL  
3om4q2R  
2. 操作流程 .8K ~ h  
o#ajBOJ  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 (fJ.o-LQ  
9?~K"+-SI  
 %SSBXWP  
>UUT9:,plA  
2) 创建透镜 ;$= GrR  
6EeK5XLf,  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ij/5m-{6)  
!tL&Ktoj  
-<GSHckD  
 @rT}V>2I  
3) 输入透镜参数 | N/Wu9w$  
+zup+=0e  
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; n :P5m9T  
hy?e?^  
v%%;Cp73  
.]\+JTm  
sF=8E8qa   
将第二面的圆锥系数改为-1 'K0=FPB/@  
D^%DYp  
4) 创建LED光源 9/x_p;bI  
7Odw{pc  
9uL="z$\  
光源类型为Random plane ; mI$3[ #+  
光线数为10000; Q[M?LNE`  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; JG=U@I]  
形状选为椭圆; ~>( N<:N  
Ea7LPHE#  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. |G QFNrNx  
半径选择60度 u3>D vl@  
类型选择 Lambertian `vijd(a?v  
形状选择 Elliptical qAF.i^  
Z} 8 m]I  
波长选择默认默认波长 h5.>};"@ '  
Power默认为1 watts  h'_@  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm D`G ;kp  
cI Byv I-  
ZrA OX'>u9  
LED光源设定办法 eT|"6WJ:{  
y s3&$G  
jPjFp35;zb  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 6UkX?I`>  
/4f4H?A -  
5ma*&Q8+  
波长设定,颜色选为绿色 nd 5w|83  
oq>8  
?+WSYg0  
功率设定(在Power units选择Watts) ny. YkN2  
6,*o;<k[  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane aNW!Y':*  
@%5$x]^  
^q uv`d  
创建平面探测器(plane) YlY3C  
*:*Kdt`'G  
\R0&*cnmo  
7Qc 4Oz:t  
6) 创建分析面 ;U^7 ]JO;  
;3D[[*n9  
r3hUa4^97  
.<!Jhf$  
光线滤光器设置 ;DkX"X+  
ftqi>^i  
7) 执行光线追迹 LJ+fZ N  
j0L A  
YMSA[hm  
8u401ddg  
oA _,jsD4  
%:P&! F\?  
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。 ,MtN_V-  
?G#T6$E8  
m),3J4(q  
8) 优化设定 E_aDkNT  
pV3o\bk!  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 RK*ZlD<  
zdwr5k  
} h.]sF  
5jpb`Axj#  
,DHiM-v  
定义变量
pm*6&,  
Gj.u /l  
0;b%@_E  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) BtSl%(w  
X"KX_)GZD  
&wlSOC')j  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) H'L ~8>  
Sc<%$ Gd  
9) 优化 O;N QJ$^bI  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 7yU<!p?(  
* 7ki$f!  
A&$oiLc  
f2sv$#'  
LM*#DLadk  
优化结束后会弹出如下报告 v.08,P{b  
_$+lyea   
a8#6}`|C?  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 *g}(qjl<  
RtrESwtR  
10) 光线追迹与结果分析 9` /\|t|V  
wX3x.@!:  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
=%4vrY `  
piRP2Lbm*  
xwwy9:ze*l  
?#8s=t  
优化后透镜的面型如下: u0;FQr2  
透镜渲染效果
D (MolsKc?  
:EISms  
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