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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\+ 9T@
9s"st\u 4
本文您将会学到如下内容:
F^gTID
透镜基本参数输入;
)7*'r@
优化变量与评价函数设定;
Dq<la+VlO
优化;
+ kMj|()>\
照度分析;
)=Z;H"_
S&}7XjY
2. 操作流程
R)66qRf
C^"zU>W_
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。
$"vz>SuB
3l<qcKKc
3FR(gr$X
c7r(&h
2) 创建透镜
jlP*RX
T MMKRC1<
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
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'UsR/h5T
yo#r^iAr
AT1cN1:4?
3) 输入透镜参数
b5|*p(7[
D-/6RVq0m
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;
by>%}#M
C<J*C0vQO
ht2Fie
C!^A\T7p
Sn*s@RE\s
将第二面的圆锥系数改为-1
#4m5I="
g,\kLTg
4) 创建LED光源
rtS cQ
FXBmatBck
<CVX[R]U
光源类型为Random plane ;
yb',nGl~
光线数为10000;
5&s6(?,Eu
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
jz<}9Kze
形状选为椭圆;
+=J$:/&U
Xq$-&~
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
twr{jdY9
半径选择60度
~Yd[&vpQ
类型选择 Lambertian
hOB<6Tm[
形状选择 Elliptical
nZB~l=
<}WSYK,zUY
波长选择默认默认波长
my A;Y
Power默认为1 watts
G K~A,Miqk
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
v>LK+|U
S} UYkns*
W\>O$IX^e
LED光源设定办法
tM"vIz 05
/}@F q
]z'L1vQl7
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
;t +p2i
: 2%eh
c-hc.i}!
波长设定,颜色选为绿色
ouCh2Y/_
^rfR<Q`
~:JAWs$\V
功率设定(在Power units选择Watts)
!LH;K
*N$XQ{o
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
4C?{p%3c
R8[VD iM6E
Mi.2 >
创建平面探测器(plane)
oA5Qk3b:
T2rwK2
sd\}M{U
d"n>Q Tn\
6) 创建分析面
sP^:*B0
_XZK2Q[
nq?+b >//
O;4S<N
光线滤光器设置
!y_L~81?
7Z2D}O+
7) 执行光线追迹
Ru`afjc
!PoyM[Z"f
QswPga(-
Gs"lmX-{$j
10zM8<bl
7a9">:~
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。
9K}DmS
vVtkB$]L
KLM6#6`
8) 优化设定
kq=Htbv7
4'D^>z!c
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
'KmM%tN
Lfx a^0
by9UwM=gp
GjEV]hqR
z}J~X%}e
定义变量
xb[yy}>"L
I;jH'._k#
uD{-a$6z
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
< k(n%
~L&z?'V
A?HDY_u
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
=UO7!vr;[
@}UOm-M
9) 优化
x!I@cP#O
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
ZWyf.VJ
rY Puo
|7|'JTy
GKg #nXS
fR;[??NH
优化结束后会弹出如下报告
_@\-`>J
>H euf"V
S~ckIN]
在输出结果可以看到当前评价函数数值
|C./gdq
zLr:zf l
10) 光线追迹与结果分析
l{r HXST|
/FXb,)1t
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
vKoQ!7g
-;Mh|!yg
0p3) t
uAYDX<Ja9
优化后透镜的面型如下:
s;<]gaonB_
透镜渲染效果
zwUZ*Se
/3L4K
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