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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 yrxx+z|wR  
o`<h=+a\  
本文您将会学到如下内容: 9b{g+lMZo  
 透镜基本参数输入; #J%h!#3g  
 优化变量与评价函数设定; `~w%Jf  
 优化; J8qu]{0I"  
 照度分析; DI $ mD{  
~G|{q VO7A  
2. 操作流程 w]]x[D]L  
9m<X-B&P  
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。 Vp- n(Z  
uAPLT~  
(P]^8qc  
: L6-{9$  
2) 创建透镜 )_x8?:lv  
[)b/uR  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens i9#`F.7F  
ByB0>G''.  
Sgjr4axu  
D_,_.C~O  
3) 输入透镜参数 'vf,T4uQ"  
e+]YCp[(  
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; (rY1O:*S  
e>)}_b  
i?P]}JENM  
-\sKSY5{R  
g,z&{pZch  
将第二面的圆锥系数改为-1 &CPe$'FYI  
]R2Z-2  
4) 创建LED光源 #!<+:y'S?  
];wohW%  
TZ[F u{gZ  
光源类型为Random plane ; r*  
光线数为10000; U_zpLpm^  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; c,[qjr#\>  
形状选为椭圆; ['9OGV\  
)Or:wFSMq  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. <R]Wy}2-  
半径选择60度 [{.\UkV@  
类型选择 Lambertian WLj_Zo*^x  
形状选择 Elliptical Wpg?%+Y  
sN[@mAoH  
波长选择默认默认波长 4*ty&s=5OJ  
Power默认为1 watts N#xM_Mpt  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm A%sxMA!K,  
K\%"RgF@&  
ZP G8q  
LED光源设定办法 ud~VQXZo  
]cO$E=W  
b} q(YgH<  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) brhJ&|QDE  
sO f)/19  
d T0 z^SG  
波长设定,颜色选为绿色 94>7-d  
=4%WOI  
(x*2BEn|  
功率设定(在Power units选择Watts) Y;F,GxR}  
YJtOdgG|q  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane G%x,t -  
"N[gMp6U  
Se]t;7j  
创建平面探测器(plane) `&&6-/  
b ffml  
8aM% 9OU  
mrB hvp""  
6) 创建分析面 \2VZkVO9  
!nD[hI8P  
t)kr/Z*p\  
cB{;Nh6"  
光线滤光器设置 >!ZyykAs  
I{P$B-  
7) 执行光线追迹 :WKyEt!3  
~TmHnAz  
#| e5  
C&MqUj"]  
Q,LWZw~"  
7*8nUq  
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。 &^Q~G>A  
XzRWY\x  
$F'~^2  
8) 优化设定 dIh(~KqB  
5<'Jd3N{&  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 -wHGi  
q|Tk+JH{5  
FU3IK3}  
Q?'W >^*J  
B 0fo[Ev  
定义变量
^L2Zo'y [  
Z-r0 D  
!QzMeN;D  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) j1C0LP8  
bsS| !KT  
!c;p4B)  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) (6_/n&mF  
'k) P(H  
9) 优化 D2mAyU -  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 53#5p;k  
X=7vUb,\gB  
="*C&wB^  
Z|7I }i  
3uiitjA]  
优化结束后会弹出如下报告 ZX RN?b  
.6]cu{K(  
. *+7xL  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 -^%"w  
PDiorW}]k  
10) 光线追迹与结果分析 ).6/ii9gt  
lIT2 AFX+  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
  rs KE  
%x)U8  
~wV98u-N  
2+rao2  
优化后透镜的面型如下: (W6\%H2u  
透镜渲染效果
_34YH5  
#nL0Hx7]E  
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