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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 #)S}z+I  
'5aA+XP|  
本文您将会学到如下内容: H s)]  
 透镜基本参数输入; oI -Fr0!  
 优化变量与评价函数设定; Mh`^-*c?  
 优化; |6d:k~p  
 照度分析; W^elzN(  
0c>>:w20D  
2. 操作流程 Lx- %y'P  
6Y[&1c8  
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。 q5g_5^csM{  
q<\r}1Dm  
^:?z7m  
R}Zaz3( Hd  
2) 创建透镜 Y<;C>Rs  
9y\nO)\Tv  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 05ZYOs}  
_dd_Z40R  
ybJa:  
~6#mVP5sU)  
3) 输入透镜参数  fp||<B  
yHM2 9fEZk  
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; '0 Ys`Qo  
7h9oY<W  
NH/jkt&F[  
T\wOGaCW  
4oF,;o+v\4  
将第二面的圆锥系数改为-1 `*CoVx~fk  
 ~@@t-QY  
4) 创建LED光源 QPVr:+\B{  
HV`u#hZ7C  
w32F?78]  
光源类型为Random plane ; 6Hc25NuQZ  
光线数为10000; VFV8ik)  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ZHen:  
形状选为椭圆; N+SA$wG  
>`3 0 ib  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. yq3"VFh3d  
半径选择60度 /_fZ2$/  
类型选择 Lambertian  UDpI @  
形状选择 Elliptical tc;$7F ;  
ed,+Slg  
波长选择默认默认波长 q&ed4{H<  
Power默认为1 watts JK md'ZGw  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ~l+~MB  
rGH7S!\AM  
zh !/24p9  
LED光源设定办法 L%9yFg%u  
#oGvxc7  
pfim*\'  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 'H1"z!]  
y^p%/p%  
7; }TNK\+v  
波长设定,颜色选为绿色 +&AU&2As  
r~;.8qs  
Vfw +m1sS  
功率设定(在Power units选择Watts) 0g#?'sD  
 4z|Yfvq  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane $AFiPH9  
9 DXu*}  
,Ur~DXY  
创建平面探测器(plane) gp'n'K]  
/`x|-9  
A&'HlI% J  
;LT#/t)}<  
6) 创建分析面 of<>M4/g4y  
Pb D|7IM  
r52,f%nlm  
a-TsD}'X  
光线滤光器设置 $0iN43WSQ  
?yz}  
7) 执行光线追迹 5Q72.4HH  
Q^V`%+  
[laX~(ND{  
bOmM~pD  
;lWy?53=@  
@p2dXJeR<  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 'E8dkVlI  
M/sqOhg  
G@Zi3 5  
8) 优化设定 s: q15"  
tbv6-) Hs  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 f{z%PI[  
"/XS3s v"s  
Iei4yDv ;  
<F.Ol/'h  
v:T` D  
定义变量
kAk,:a;P  
lB\j>.c  
z06pX$Q.<  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 2Nl("e^kJr  
S(-=I!.G{  
?R{?Qv  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) R;V(D3  
cwC, VYVl  
9) 优化 |]\bgh  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 gZ!(&u  
}w]xC  
'}YXpB  
S@"=,Xj M  
gS|xicq!  
优化结束后会弹出如下报告 ti#sh{t  
=L wX+c  
1k%ko?  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 O}f(h5!k  
_0j}(Q>|H#  
10) 光线追迹与结果分析 Zz&i0 r  
~D=@4(f8|  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
&lS0"`J=  
eB@i)w?@o  
I2DmM"-|  
I~qiF%?d  
优化后透镜的面型如下: imhq*f#A[  
透镜渲染效果
c_a$g  
Y-c~"#  
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