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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 o]m56  
R4[dh.lf  
本文您将会学到如下内容: F=8gtk|U  
 透镜基本参数输入; :qO)^~x  
 优化变量与评价函数设定; 1}b1RKKj<  
 优化; J7s\  
 照度分析; 'EsdYx5C  
iM{UB=C  
2. 操作流程 !-Md+I_  
_:.'\d(  
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。 cS#m\O  
R#33AC CX  
6'QlC+E  
J)a^3>  
2) 创建透镜 L$s ;tJ   
(X}Q'm$n\h  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens xgv&M:%D-  
bAm ,gP  
J-+p]xG  
3M<T}>  
3) 输入透镜参数 N.qS;%*o{e  
 TrmU  
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; p_Y U!j_VE  
qW'5Zk  
a0[Mx 4  
[wR x)F"  
zwpgf  
将第二面的圆锥系数改为-1 g;PZ$|%&s>  
M>"J5yqR  
4) 创建LED光源 0@*EwI  
NlV,] $L1T  
pG9qD2C f  
光源类型为Random plane ; gCc::[}\Y  
光线数为10000; /J` ZO$  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ^=gzm s  
形状选为椭圆; E HY}gG)  
f+j-M|A  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. p:q?8+W-r  
半径选择60度 !BikqTM  
类型选择 Lambertian )#_:5^1  
形状选择 Elliptical 2v9T&xo=  
_4h[q4Z  
波长选择默认默认波长 E]IPag8C  
Power默认为1 watts v^QUYsar  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm b\H !\A  
]^ "BLbDZ@  
qGPIKu  
LED光源设定办法 R2!_)Rpf  
*^b<CZd9  
wUBug  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) &fu J%  
vynchZ+g]  
Oe:_B/l  
波长设定,颜色选为绿色 [j^c&}0  
`L1lGlt  
( [m[<  
功率设定(在Power units选择Watts) M<"H1>q@  
=h se2f  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane skR I \  
m?#J`?E  
:ncR7:Z  
创建平面探测器(plane) cf ~TVa)M  
<.qhW^>X  
sLh %k  
zP$Ef7bB  
6) 创建分析面 m^rrbU+HM?  
qwx{U  
]t|-  
AD/7k3:  
光线滤光器设置 +rA:/!b)Y  
:VEy\ R>W  
7) 执行光线追迹 =$t  
f-b#F2I  
loPBHoE3@H  
tQ > IJ  
P:8P>#L  
ehCZhi~  
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。 6*92I  
vx&jI$t8  
5o dtYI%L  
8) 优化设定 ID1/N)5 6  
hi(u L>\  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 E:C-k^/[Y  
L% cr `<~  
4$=ATa;x-  
etHkyF  
BDCFToSf|  
定义变量
}*ZOD1j  
9/x_p;bI  
9/nS?>11  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) cA8"Ft{P)  
Q|`sYm'.  
~>]/1JFz  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) c[xH:$G?Y  
k}o*=s>M  
9) 优化 pd1V8PZSG  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 O)4P)KAO<  
EhBYmc" &  
z2GT9  
"7T9d)  
%!;6h^@  
优化结束后会弹出如下报告 tLzX L *  
o/U"'FP  
h5.>};"@ '  
在输出结果可以看到当前评价函数数值  h'_@  
Nhm)bdv]  
10) 光线追迹与结果分析 z&@Vg`w"  
1ukCH\YgU  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
IO4 8sV }  
Apfs&{Uy  
jPjFp35;zb  
$M(ZKS3,j  
优化后透镜的面型如下: n#|pR2  
透镜渲染效果
5ma*&Q8+  
nd 5w|83  
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