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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 =DXN`]uN  
a6"-,Kg  
本文您将会学到如下内容: |u#7@&N1  
 透镜基本参数输入; zCmx1Djz  
 优化变量与评价函数设定; ^K:-r !v^  
 优化; ,3Aiz|v-  
 照度分析; 2I_~] X53[  
lPg?Fk7AP  
2. 操作流程 1P G"IaOb  
#1p\\Av  
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。 :c9 H2  
^MvBW6#1  
5a5)hmO RB  
`ix&j8E22w  
2) 创建透镜 !9_'_8  
2u(G:cR  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens vywpX^KPv  
cT nC  
,hE989x<iI  
"-Wb[*U;  
3) 输入透镜参数 D=}\]Krmay  
c-ql  
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; 0CK3jdZ+X  
# GzowI'  
0@Z}.k30  
N{uVh;_  
!1/F71l DX  
将第二面的圆锥系数改为-1 ?$VkMu$2k  
m"wP]OQH*+  
4) 创建LED光源 . Gb!mG  
WF<3 7"A@  
U|x#'jGo'  
光源类型为Random plane ; I5ZM U  
光线数为10000; -L!lJ  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 8k;il54#  
形状选为椭圆; 664D5f#EJ  
Pk;YM}  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. w[AL'1s]  
半径选择60度 e(Rbq8D  
类型选择 Lambertian y2=yh30L0E  
形状选择 Elliptical w8a49Fv  
e9>~mtx  
波长选择默认默认波长 -_XTy!I  
Power默认为1 watts hw=~ %f;  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm /O~Np|~v  
W:K '2j  
Zpz3 ?VM(  
LED光源设定办法 &^l(RBp]0  
Zn[ppsz|  
%< `D' V@  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) nkf7Fq}  
',/2J0_  
U>DCra;  
波长设定,颜色选为绿色 egVKAR-  
(%mV,2|:20  
QQv%>=_`  
功率设定(在Power units选择Watts) Udq!YXE0  
mi[8O$^iJ  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane /Q_ Dd  
[v\m)5  
?:G 3U\M  
创建平面探测器(plane) M=3gV?N  
4]6-)RHFB  
ck\W'Y*Q7  
E;[Uhh|78!  
6) 创建分析面 \`E^>6!]q  
A0:rn\$l3  
MzDosr3:  
@w`wJ*I4,  
光线滤光器设置 9Vo*AK'&U  
SZ}=~yoD(  
7) 执行光线追迹 eze%RjO}  
DTSf[zP/  
{Wu[e,p  
xF@&wg  
e~d=e3mBp  
8QoxU" c&  
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。 D:/q<<|  
e[s}tjx  
/(.:l +[w[  
8) 优化设定 iaLZ|\`3a  
6|~^P!&  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 5n{d jP  
2`TV(U@  
6)7cw8^  
?{e}ouKYX1  
_{-[1-lN5_  
定义变量
;j7G$s9  
:mW< E  
<fM}Kk  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) -J8Hsqf@  
*3r s+0  
O1S7t)ag  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ~UZ3 lN\E  
^ nI2<P  
9) 优化 (zsv!U  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 7eAV2.  
gWzslgO6  
J=t}9.H~=  
 @O koT:  
%,~?;JAj  
优化结束后会弹出如下报告 `;J`O02  
1^^8,.'  
{:|3V 7X  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 fBj)HoHQW  
doOuc4  
10) 光线追迹与结果分析 1P*hC<  
hlB\Xt  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
IEMa/[n/  
`Y5LAt:  
#79[Qtkrhm  
?-vWNv  
优化后透镜的面型如下: G(TFv\`vH  
透镜渲染效果
`SsoRPW&$  
rpK&OR/  
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