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2023-03-01 08:33 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 *jl_,0g]
>+S* Wtm5
本文您将会学到如下内容： J!:v`gb#@A
透镜基本参数输入； _m1WY7
优化变量与评价函数设定； 9!wm` 'G8
优化； 30h1)nQ$h}
照度分析； ;{rl
Y>
{\kDu#18Ld
2. 操作流程 y9Q"3LLic`
_LLE~nUK"/
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。 BtP*R,>
cKAZWON8;v
 }J:WbIr0!
1F?ylZ|~
2) 创建透镜 \JGRd8S[
`pXC= []B2
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens r<.*:]L
<~Tfi*^+
 V__n9L /t
z|G 39
3) 输入透镜参数 y{\(| j
0'Qo eFKG
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； Pl[WCh
k N$L8U8f
 EB>rY
b"z9Dp v
 A\<WnG>xjP
将第二面的圆锥系数改为-1 3W F6bJN
N+NS \Y5
4) 创建LED光源 5$f*fMd;
W$Zc;KRz$0
 Hy1f,D
光源类型为Random plane ; Q_n9}LanP
光线数为10000； o 8S)8_3
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； ~ T ALpd
形状选为椭圆； 5P
< F
,h$j%->U
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. L}%4YB
半径选择60度 7ip(-0
类型选择 Lambertian w~=@+U $f
形状选择 Elliptical `'<&<P
?\Z-3l% M
波长选择默认默认波长 S#,
E)h/
Power默认为1 watts M kadl<
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm `F1 ( v
T1r^.;I:
 CI6q Dh6
LED光源设定办法 @Y2&v956
})}-K7v1+
 (1b%);L7
LED光源的发光强度（极化角和方位角） >|So`C3:e
@VcSK`
 K|LS VN?K
波长设定,颜色选为绿色 [-Dl ,P=
gT6@0ANq
 s"\o6r
,
功率设定（在Power units选择Watts） VR9C< tMSi
y:8*!}fR
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
: V#W
y
~8G<Nw4*\
 8TnByKZz
创建平面探测器(plane) %L$P']%t@
vMOit,{
 .v:K`y;f\(
=j1r w
6) 创建分析面 {?9s~{Dl
X pd^^
 =1"8ua
 1(**JTe
光线滤光器设置 %%w]-`^h,
[UHD N:y
7) 执行光线追迹 nP >*0Fq
T+[N-"N
 m ,U` hPJ
( U |[ C*
 {^#62Y
<j.bG 7
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。 X |7Y|0o
\}e1\ MiZ
O j*3'?<7=
8) 优化设定 rE
bC_<
0VB~4NNR
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 pU*dE
=,~h]_\_
 j9za)G-J
;?i(WV}ee
 )vK
%LmP
定义变量 Z?5kO-[
5u\si4 BL{
 oP".>g-.
定义评价函数 （RMS Direction Spread） WKQVT I&A.
!ldb_*)h
 v 6?{g
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) N}>XBZy
q@p-)+D;
9) 优化 z2&SZ.mk
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 RTNUHz;{L
?s ("@dz_
 z1ltc{~Z
pCNihZ~
 u> <gmp&
优化结束后会弹出如下报告 vvLm9Tw
hp}J_/+4n
 * /n)_
在输出结果可以看到当前评价函数数值 EW{ z?/
V$+xJ m
10) 光线追迹与结果分析 Mrp'wF
D
6v0^'}
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  a'ViyTBo FG-w7a2mn 
7 { :| )
优化后透镜的面型如下： ]S[zD|U%
透镜渲染效果 ](vsh gp2
@xW)&d\'
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