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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 yr/]xc$  
cJ7{4YK_#/  
本文您将会学到如下内容: =!pu+&I 9  
 透镜基本参数输入; 73^ T*  
 优化变量与评价函数设定; 1sIy*z  
 优化; z*NC?\  
 照度分析; 8%vh6$s6/  
hJC p0F9O  
2. 操作流程 Dr8WV \4@  
uFm(R/V  
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。 zAkc 67:  
 Gh)sw72  
B"?+5A7  
EMVoTW)z  
2) 创建透镜 "2#-xOCO  
)JY_eG&2Dx  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens i&}zcGC  
&.+n L  
jE?\Yv3  
$ +GFOO  
3) 输入透镜参数 |5<& r]xN  
O$<%z[  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; OW63^wA`s  
'o)ve(  
&z xBi"  
!%Hl#Pv}  
qmue!Fv#g  
将第二面的圆锥系数改为-1 3gV&`>@  
YjX!q]56  
4) 创建LED光源 M0Kh>u  
Bp$+ F/  
{l*&l2  
光源类型为Random plane ; :EQme0OW  
光线数为10000; zT4ulXN  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; w ~L\Ebg  
形状选为椭圆; .5KC'?  
@ (u?=x;  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Ddm76LS  
半径选择60度 4U! .UNi  
类型选择 Lambertian <*r<+S   
形状选择 Elliptical iw~V_y4  
|U#w?eE=  
波长选择默认默认波长 U>plv  
Power默认为1 watts <igx[2X  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm Rbj+P;t&  
OnPy8mC  
QS=$#Gp  
LED光源设定办法 C tC`:!Q  
O"J.k&C<,  
ELgae1  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) nnd-pf-  
?CT^Zegmr  
$?/Xk%d+  
波长设定,颜色选为绿色 FbCZV3Y  
yd2qf  
CI,`R&=xO  
功率设定(在Power units选择Watts) Nh\8+v*+{  
-o!,,XYj .  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane MVeQ5c(  
L(1,W<kYg  
?_Dnfa_  
创建平面探测器(plane) ]6VUqFO)  
,^+R%7mv  
iQ]c k-  
SAll9W4  
6) 创建分析面 Ni@e/| 2b  
CF}Nom)  
#Hn yE+tD  
;\*Od?1  
光线滤光器设置 6:EH5IO  
[A..<[  
7) 执行光线追迹 |nH0~P#!  
R.YGmT'2  
P7x?!71?L  
iUG/   
?n9$,-^v  
2E ; %=e  
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。 UWWD8~:  
>'|xQjLl  
{O&liU4  
8) 优化设定  ISnS;  
? -F'0-t4%  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 33KPo0g7  
{5tEsv  
"0 PN  
13&>w{S}  
5B.??;xtaV  
定义变量
qM:)daS1w  
]o+|jgkt]  
&N7:k+E  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) F+$@3[Q`N  
5Kw?SRFH/  
--%2=.X=  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) IM5^E#-g7  
hYZ:" x  
9) 优化 =+-.5M  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 *,[=}v1  
IK?$!jh  
3Q~&xNf  
VUv.Tx]Z[  
=i5:*J  
优化结束后会弹出如下报告 XK/@!ud"`  
?.A/E?Oc  
p;t!"I:`?  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ?ZV0   
}~C ZqIP  
10) 光线追迹与结果分析 i|^`gly  
PZhZK VZx  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
w@ylRq  
R:R@sU  
 ~0'l,  
P~ZV:Of  
优化后透镜的面型如下: FC(cXPX}  
透镜渲染效果
3L]^x9Cu)  
}qdJ8K  
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