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FRED应用:准直透镜模拟与优化
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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
o]m56
R4[dh.lf
本文您将会学到如下内容:
F=8gtk|U
透镜基本参数输入;
:qO)^~x
优化变量与评价函数设定;
1}b1RKKj<
优化;
J7s\
照度分析;
'EsdYx5C
iM{UB=C
2. 操作流程
!-Md+I_
_:.'\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。
cS#m\O
R#33ACCX
6'QlC+E
J)a^3>
2) 创建透镜
L$s;tJ
(X}Q'm$n\h
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
xgv&M:%D-
bAm ,gP
J-+p]xG
3M<T}>
3) 输入透镜参数
N.qS;%*o{e
TrmU
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;
p_Y U!j_VE
qW'5Zk
a0[Mx 4
[wR x)F"
zwpgf
将第二面的圆锥系数改为-1
g;PZ$|%&s>
M>"J5yqR
4) 创建LED光源
0@*EwI
NlV,] $L1T
pG9qD2Cf
光源类型为Random plane ;
gCc::[}\Y
光线数为10000;
/J` ZO$
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
^=gzms
形状选为椭圆;
EHY}gG)
f+j-M|A
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
p:q?8+W-r
半径选择60度
!BikqTM
类型选择 Lambertian
)#_:5^1
形状选择 Elliptical
2v9T&xo=
_4h[q4Z
波长选择默认默认波长
E]IPag8C
Power默认为1 watts
v^QUYsar
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
b\H !\A
]^ "BLbDZ@
qGPIKu
LED光源设定办法
R2!_)Rpf
*^b<CZd9
wUBug
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
&fuJ%
vynchZ+g]
Oe:_B/l
波长设定,颜色选为绿色
[j^c&}0
`L1lGlt
( [m[<
功率设定(在Power units选择Watts)
M<"H1>q@
=hse2f
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
skRI\
m? #J`?E
:ncR7:Z
创建平面探测器(plane)
cf ~TVa)M
<.qhW^>X
sLh %k
zP$Ef7bB
6) 创建分析面
m^rrbU+HM?
qwx{U
]t|-
AD/7k3:
光线滤光器设置
+rA:/!b)Y
:VEy\ R>W
7) 执行光线追迹
=$t
f-b#F2I
loPBHoE3@H
tQ > IJ
P:8P>#L
ehCZhi~
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。
6*92I
vx&jI$t8
5o dtYI%L
8) 优化设定
ID1/N)56
hi(uL>\
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
E:C-k^/[Y
L% cr `<~
4$=ATa;x-
etHkyF
BDCFToSf|
定义变量
}*ZOD1j
9/x_p;bI
9/nS?>11
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
cA8"Ft{P)
Q|`sYm'.
~>]/1JFz
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
c[xH:$G?Y
k}o*=s>M
9) 优化
pd1V8PZSG
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
O)4P)KAO<
EhBYmc"&
z2GT9
"7T9d)
%!;6h^@
优化结束后会弹出如下报告
t LzX L*
o/U"'FP
h5.>};"@'
在输出结果可以看到当前评价函数数值
h'_@
Nhm)bdv]
10) 光线追迹与结果分析
z&@Vg`w"
1ukCH\YgU
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
IO4 8sV }
Apfs&{Uy
jPjFp35;zb
$M(ZKS3,j
优化后透镜的面型如下:
n #|p R2
透镜渲染效果
5ma*&Q8+
nd 5w|83
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