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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 0"xD>ue&  
]*yUb-xY  
本文您将会学到如下内容: hkvymHaG  
 透镜基本参数输入; o<i\1<eI  
 优化变量与评价函数设定; @DCw(.k*  
 优化; "I&,':O+  
 照度分析; xw~&OF&  
@" BkLF  
2. 操作流程 qM0Df0$?x  
0D^c4[Y'l  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 ]dQ  
} !RBH(m%  
iea7*]vW  
]s^Pw>/`  
2) 创建透镜 ?89 _2W  
2vX!j!_  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens iig@$ i#  
rn%q*_3-o  
DzG$\%G2R}  
bWfT-Jewh  
3) 输入透镜参数 3v:c'R0  
?M@ff0  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; 5vqh09-FB  
x_BnWFP  
Id 40yER  
s_Gf7uC  
SW*Y u{  
将第二面的圆锥系数改为-1 9|1J pb  
o_&*?k*  
4) 创建LED光源 2f7]= snCG  
"2 J2za  
uUI@!)@2  
光源类型为Random plane ; x"n)y1y  
光线数为10000; WxI_wRKx  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 0N4+6k|  
形状选为椭圆; "o>gX'm*  
Q[.HoqWK  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. =/L;}m)7  
半径选择60度 2]f?c%)I  
类型选择 Lambertian 8+OcM ;0  
形状选择 Elliptical <B3$ODGJp  
/;a b"b  
波长选择默认默认波长 )0p7d:%mV  
Power默认为1 watts B0eKj=y;  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm kC4}@{4i  
n6s[q- td  
!w=6>B^  
LED光源设定办法 Z^SF $+UN  
23~KzC  
=P\Tk)(`  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) *Z C$DW!-  
$mq @g  
ju{\7X5  
波长设定,颜色选为绿色 \rY<DxtOq  
.0f6b  
|}^ BF%8V:  
功率设定(在Power units选择Watts) ,CA3Q.y>|  
a.!|A(zw  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane mj9r#v3.  
P{_Xg,Z  
; E]^7T  
创建平面探测器(plane) [Uw/;Kyh  
EoD[,:*  
9$oU6#U,h  
b Q6<R4  
6) 创建分析面 t (>}  
[W{WfJ-HwG  
9 9S-P}xd  
$wx)/t<  
光线滤光器设置 1pT-PO 3=  
J_ S]jE{  
7) 执行光线追迹 Y] "_}  
NT}r6V(Aju  
7 G<v<&  
re;^,  
I? o)X!  
ui$JQ_P  
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。 ap[{`u  
S LSbEm  
[h^>Iq (Z  
8) 优化设定 NHjZ`=J s  
3 2MdDa  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ="*:H)  
;)nV  
q" aUA_}\  
bO2s'!x  
A:-r 2;xB  
定义变量
7@*l2edXm+  
|0e7<[  
<B %s9Zy  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) eub2[,  
R<GnPN:c  
uO,9h0y0W  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) sS5:5i  
,m)k;co^  
9) 优化 Ja@zeD)f"  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 E0o?rgfdq  
] s))O6^f  
+.u)\'r;h  
i G%h-  
RZg8y+jM  
优化结束后会弹出如下报告 -4 !9cE  
2[8C?7_K0?  
XzBnj7E  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 Arzyq_ Yk  
iE;D_m.>`O  
10) 光线追迹与结果分析 g} /efE  
?Dr K2;q  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
L~PBD?l  
2Vn~o_ga  
nGqD{!i<  
zc n/LF  
优化后透镜的面型如下: E1&9( L5  
透镜渲染效果
8 o SNnT  
(WISf}[l;  
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