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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 *jl_,0g]  
>+S* Wtm5  
本文您将会学到如下内容: J!:v`gb#@A  
 透镜基本参数输入; _m1WY7  
 优化变量与评价函数设定; 9!wm`'G8  
 优化; 30h1)nQ$h}  
 照度分析; ;{rl Y>  
{\kDu#18Ld  
2. 操作流程 y9Q"3LLic`  
_LLE~nUK"/  
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。 BtP*R,>  
cKAZWON8;v  
}J:WbIr0!  
1F?ylZ|~  
2) 创建透镜 \JGRd8S[  
`pXC= []B2  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens r<.*:]L  
<~Tfi*^+  
V__n9L /t  
z|G 39  
3) 输入透镜参数 y{\(|j  
0'Qo eFKG  
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; Pl[WCh  
k N$L8U8f  
EB>rY  
b"z9Dpv  
A\<WnG>xjP  
将第二面的圆锥系数改为-1 3WF6bJN  
N+NS\Y5  
4) 创建LED光源 5$f*fMd;  
W$Zc;KRz$0  
Hy1f,D  
光源类型为Random plane ; Q_n9}LanP  
光线数为10000; o8S)8_3  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ~ TALpd  
形状选为椭圆; 5P <  F  
,h$j%->U  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. L}%4YB  
半径选择60度 7ip(-0  
类型选择 Lambertian w~=@+U$f  
形状选择 Elliptical `'<&<P  
?\Z-3l%M  
波长选择默认默认波长 S#, E)h/  
Power默认为1 watts M kadl<  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm `F1 ( v  
T1r^.;I:  
CI6qDh6  
LED光源设定办法 @Y2&v956  
})}-K7v1+  
(1b%);L7  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) >|So`C3:e  
@VcSK`  
K|LS VN?K  
波长设定,颜色选为绿色 [-Dl,P=  
gT6@0ANq  
s"\o6r ,  
功率设定(在Power units选择Watts) VR9C< tMSi  
y:8*!}fR  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane :V#W y  
~8G<Nw4*\  
8TnByKZz  
创建平面探测器(plane) %L$P']%t@  
vMOit,{  
.v:K`y;f\(  
 =j1rw  
6) 创建分析面 {?9s~{Dl  
X pd^^  
=1"8ua  
1(**JTe  
光线滤光器设置 %%w]-`^h,  
[UHDN:y  
7) 执行光线追迹 nP>*0Fq  
T+[N-"N  
m ,U`hPJ  
( U |[C*  
{^#62Y  
<j.bG 7  
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。 X|7Y|0o  
\}e1\MiZ  
Oj*3'?<7=  
8) 优化设定 rE bC_<  
0VB~4NNR  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 pU*dE   
=,~h]_\_  
j9za)G-J  
;?i(WV}ee  
)vK %LmP  
定义变量
Z?5kO-[  
5u\si4BL{  
oP".>g-.  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) WKQVT I&A.  
!ldb_*)h  
v 6?{g  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) N}>XBZy  
q@p-)+D;  
9) 优化 z2&SZ.mk  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 RTNUHz;{L  
?s("@dz_  
z1ltc{~Z  
pCNihZ~  
u><gmp&  
优化结束后会弹出如下报告 vvLm9Tw  
hp}J_/+4n  
*/n)_  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 EW{z?/  
V$+xJ  m  
10) 光线追迹与结果分析 Mrp'wF D  
6v0^'}  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
a'ViyTBo  
FG-w7a2mn  
ZgLO[Bj  
7{ :| )  
优化后透镜的面型如下: ]S[zD|U%  
透镜渲染效果
](vsh gp2  
@xW)&d\'  
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