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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 u4VQx,,  
SJU93n"G/  
本文您将会学到如下内容: *(?YgV  
 透镜基本参数输入; 5YS`v#+  
 优化变量与评价函数设定;  p<*-B  
 优化; ';aPoaO %  
 照度分析; EfDo%H^!j  
D\({]oj]  
2. 操作流程 7vr)JT=  
'IfM~9'D  
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。 L*FmJ{Yf  
?Tuh22J{Q  
s^C*uP;R  
/oiAAB27  
2) 创建透镜 6/4OFvL1  
W\eB   
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens @1n0<V /  
3tXtt@Yy  
]?``*{Zqy  
l^$:R~gS  
3) 输入透镜参数 q<c).4  
7h&xfrSrD  
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; Br#]FB|tD  
Slv}6at5  
ULU ]k#  
g?=B{V  
GQF7]j/  
将第二面的圆锥系数改为-1 BOwkC;Q[  
FC]? T  
4) 创建LED光源 /2l4'Q=  
$Fr2oSTT)  
uU5:,Wy+dg  
光源类型为Random plane ; GQ8I |E  
光线数为10000; Mqc[IAcd]  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 5yA^n6  
形状选为椭圆; P\2QH@p@t  
g"T~)SQP  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 1M 3U)U  
半径选择60度 JC=Bxv  
类型选择 Lambertian N# ,4BU  
形状选择 Elliptical  h@W}xT  
mnil1*-c0  
波长选择默认默认波长 3N]pN<3@  
Power默认为1 watts t4gD*j6J3  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm !5A nr  
p~3CXmUc~  
sgCIY:8  
LED光源设定办法 8:t-I]dzk  
~7~nU>Vv  
d9Q%GG0]  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) E#HO0 ]S  
E0)v;yRcw  
zb;' }l;+  
波长设定,颜色选为绿色 wh*OD  
^1Yx'ua'  
<M$hj6.tn  
功率设定(在Power units选择Watts) q!AS}rV  
|fw+{f  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane {g @ *jo&  
N}dJ)<(2~  
" g_\W  
创建平面探测器(plane) "\>3mVOb  
5T   
;bAy 7  
@EZXPU  
6) 创建分析面 x(t} H8q  
x65e,'  
VWMCbg>R  
Vm6^'1CY  
光线滤光器设置 rBny*!n  
hG ]jm  
7) 执行光线追迹 Cog:6Gnw  
XkK16aLE  
J@Orrz2q#  
SA/0Z=  
?v")Z 0 ~  
#); 6+v  
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。 ,U7hzBj8k  
[ 0~qs|27  
1:&$0jU&U  
8) 优化设定 :ZzG5[o3  
ar^`r!ABEh  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 }F3Z~  
z?gJHN<  
&c\8` # 6  
K GI]W|T  
&1?Q]ZRp  
定义变量
WYh7Y  
8bK}& *z<  
'8Gw{&&  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) j2\G1@05  
|BW956fBU  
my} P\r.  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) .9ROa#7U;n  
MRC5c:(  
9) 优化 K3Xy%pqR#  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ZU@V]+ww  
!l\pwfXP&%  
_ Po9pZ  
P;y/`_jo  
s e1ipn_A  
优化结束后会弹出如下报告 A9R}74e4g  
m0#hG x  
*o>E{  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 2 43DdIG$  
!*cf}<Kmw  
10) 光线追迹与结果分析 \UC4ai2MK  
~Ep&:c4:D  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
D{4 Y:O&J  
zH_q6@4  
*CG2sAeB  
h\dIp`H  
优化后透镜的面型如下: 2MC\~"L<  
透镜渲染效果
]I]dwi_g)  
dHu]wog  
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