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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 *>2FcoN;  
":sp0(`h  
本文您将会学到如下内容: *E>R1bJ8  
 透镜基本参数输入; SG~HzQ\%  
 优化变量与评价函数设定; V"gKk$j7  
 优化; mo tW7|p.e  
 照度分析; >sAaLR4  
9I5AYa?  
2. 操作流程 qfAnMBM1@  
ON{a'H  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 zZY1E@~  
PGZe'r1E9  
nT~XctwF  
t0xE&#4  
2) 创建透镜 'b[O-6v  
J pj[.Sq  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens M a{@b$>  
jL)Y'  
ut]&3f''  
m'G=WO*%  
3) 输入透镜参数 uARkf'  
v9TIEmZ  
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; Dbx zqd  
`6YN/"unfp  
\Lbwfd=  
@yQ1F> t  
7N5M=f.DS(  
将第二面的圆锥系数改为-1 -)&lsFF  
5&A' +]  
4) 创建LED光源 "9X(.v0ze  
z 36Y/{>[  
DHhty qm  
光源类型为Random plane ; Jp8,s%  
光线数为10000; +wHa)A0MW  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; F }F{/  
形状选为椭圆; ;$]a.9 -  
Mu.oqT  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. pvWj)4e  
半径选择60度  SN}3  
类型选择 Lambertian U5F1m]gFr  
形状选择 Elliptical G7GKO  
0>;[EFL  
波长选择默认默认波长 *.A-UoHa  
Power默认为1 watts  YO fYa  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm E+ XR[p  
!6#.%"{-  
>$3 =yw%  
LED光源设定办法 8A*tpMV?J  
LF (S"Of  
+,T}x+D  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) |1<B(iB'{/  
$j!:ET'V  
nc.P  
波长设定,颜色选为绿色 sUk n.g!  
{ q&`B  
8@6*d.+e  
功率设定(在Power units选择Watts) 8[ ZuVJ]  
Oz xiT +  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ne[H`7c  
Y{t}sO%A  
E1A5<^t  
创建平面探测器(plane) '7@Dw;   
6@d/k.3p  
ds2xl7jg  
sAK&^g  
6) 创建分析面 h-m0Ro?6  
HuxvIg  
M%!j\}2A  
O "Aeg|  
光线滤光器设置 `"xzC $  
'&]6(+I>  
7) 执行光线追迹 zR=g<e1xe  
gaU^l73 ,C  
%yR 80mn8  
GIK.+kn\  
sI4 FgO  
;>]dwsA*P  
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。 [H2su|rBI`  
&k(tDP  
y7z ,I  
8) 优化设定 +~;#!I@Di  
E /ycPqD  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 TP`"x}ACa?  
])zpx-  
wA87|YK8*  
3 "|A5>Vo  
@d ^MaXp_P  
定义变量
?J"Y4,{  
{#+'T13sx  
|A H@W#7j  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) (<|1/^~=  
PJh97%7  
25;`yB$  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) /\pUA!G)BD  
`_{,4oi  
9) 优化 c[?&;# feV  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 H_%ae' W  
t.7_7`bin~  
_`9WNJiL  
\JF 2'm\M  
sgB|2cj;j  
优化结束后会弹出如下报告 0B5d$0  
bWB&8&p  
1| xKb (_l  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 G?+]BIiL  
c+<gc:#jy  
10) 光线追迹与结果分析 wY7+E/  
&Qv%~dvW  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
x=1Sbs w{  
i32S(3se  
8w3Wy<}y  
2u} ns8wn  
优化后透镜的面型如下: e" p5hpl  
透镜渲染效果
2-wgbC5  
\@j3/!=,n%  
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