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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 FUI/ A >  
&IQNsJL!e  
本文您将会学到如下内容: ]_ LAy  
 透镜基本参数输入; OfLj 4H 6Q  
 优化变量与评价函数设定; 1xxTI{'g[  
 优化; k8Dk;N  
 照度分析; *o=Z~U9z  
VU\G49  
2. 操作流程 =j_4!^  
lyowH{.N"3  
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。 Z'AjeZyyE  
J?p|Vy|9  
tm;\m!^X{  
'<"%>-^Gn  
2) 创建透镜 n~,6!S  
f`}u9!jVR  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens \hJLa  
@$b7 eu  
(>Sy,  
7x*L 1>[`'  
3) 输入透镜参数 $SLyI$<gP  
RG1#\d-fE  
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; [CnoMN  
Qz"@<qgQy  
?:PF;\U  
7vqE @;:dt  
 @C'qbO{  
将第二面的圆锥系数改为-1 N,)rrBD  
|$T?P*pI.  
4) 创建LED光源 * se),CP!s  
'pAq;2AA  
8LtkP&Wx  
光源类型为Random plane ; 3qfQlqJ&3  
光线数为10000; ?.I1"C,#VJ  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; s 4 Uk5<  
形状选为椭圆; T.!.3B$@]  
&I(3/u  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. %H"AHkge:a  
半径选择60度 G!GGT?J  
类型选择 Lambertian o`jVd,aj  
形状选择 Elliptical Xp^71A?>  
=rNI&K_<  
波长选择默认默认波长 E-rGOm" m  
Power默认为1 watts g*U[?I"sC  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ^O5PcV3Eg  
uoY]@.  
=sXk,I;  
LED光源设定办法 gdBH\K(\  
9&4z4@on  
G{s q|1  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 7baQ4QY?n  
i;<H^\%  
H+5N+AKb@  
波长设定,颜色选为绿色 j|WN!!7  
5,V3_p:)VI  
ue6&)7:~  
功率设定(在Power units选择Watts) {Pi]i?   
vP&JL~  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ^X?3e1om  
JLxAk14lc  
)e\IdKl=  
创建平面探测器(plane) H|!|fo-Tx  
lGN{1djT  
`oH6'+fT`;  
, rc %#eF  
6) 创建分析面 Pu|3_3^  
G C3G=DTt  
6SD9lgF*-  
@X>Oj.  
光线滤光器设置 .37Jrh0Iv  
arj?U=zy  
7) 执行光线追迹 n|I5ylt  
&Ukh  
~@Eu4ip)F  
^b`aO$  
~Wj. 4b*  
xrl!$xE GX  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 QPpC_pZh  
S_56!  
kEM|;&=_  
8) 优化设定 {`1gDKH  
CrI:TB>/ "  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 n[`FoY  
sM'%apM#  
qUtlh,4)  
s8 0$   
R<x~KJ11c  
定义变量
:HQQ8uQfb  
Qc]Ki3ls  
gCY%@?YyN  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) =6:>C9  
z#elwL6  
IX) \z  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) P+nd?:cz  
j UCrj'  
9) 优化 u3ns-e  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 aoVfvz2Y  
VsM~$ )  
&;Jg2f%.  
1MnT*w   
o\;cXu h  
优化结束后会弹出如下报告 w4e(p3  
hMvLx>q3)  
(^).$g5Hg  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 )4BLm  
TmIw?#q^  
10) 光线追迹与结果分析 YZ0Jei8+-  
I[v6Y^{q  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
^J-\s_)"  
iy\ 6e k1  
5ps7)]  
,4tuWO)"  
优化后透镜的面型如下: >Kjl>bq  
透镜渲染效果
/I/gbmc)  
s/0S]P]}f  
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