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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 QC>I<j& `!  
AEkgm^t.{  
本文您将会学到如下内容: oQ!}@CaN|  
 透镜基本参数输入; Y1AbG1n|  
 优化变量与评价函数设定; vj0`[X   
 优化; /:dVW" A|  
 照度分析; #I9|>XE1  
0 O4'Ts ?  
2. 操作流程 ( _]{[dFr%  
BXueOvO8  
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。 q|2{W.P5qi  
E*Vx^k$  
l ,)l"6OV  
jM J[6qj  
2) 创建透镜 {npKdX  
P,AS`=z  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens FsZM_0>/s  
L.(T"`-i  
`<y[V  
`(aU_r=  
3) 输入透镜参数 GSV,  
Sw#Ez-X  
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; Wf_aEW&n  
YU76(S9 0#  
IC[SJVH;  
P>euUVMPz4  
do*`-SDy  
将第二面的圆锥系数改为-1 l>"gO9j  
6N.mSnp  
4) 创建LED光源 7|zt'.56[  
M@!Gk  
H*|Bukgt/M  
光源类型为Random plane ; nL^6{I~  
光线数为10000; 'DsfKR^ s  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; V]H<:UE  
形状选为椭圆; /(n)I  
-j3 -H&  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 3D\.S j%  
半径选择60度 DWJ%r"aN  
类型选择 Lambertian T'XAcH  
形状选择 Elliptical $';'MoS  
G+[>or}  
波长选择默认默认波长 R ;5w*e}?5  
Power默认为1 watts *sJx0<!M}  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm pRc(>P3;  
Fh v)  
.j88=t0  
LED光源设定办法 spO?5#  
j K[VEhs  
8f^URN<x  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) s>~&: GUwR  
a0)+=*$  
c'`7p/l.  
波长设定,颜色选为绿色 (/"T=`3t  
EUuMSDp  
idO3/>R [  
功率设定(在Power units选择Watts) }WI24|`zM  
oE)c8rE  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane U\VwJ2 {i  
*kyy''r  
|w~zh6~  
创建平面探测器(plane) 5 @[%P=  
yvDzxu  
iXl1S[.l  
Ur&: Rr  
6) 创建分析面 "6KOql3  
/u:Sn=SPd  
^"buF\3L  
HwST^\Ao  
光线滤光器设置 pNiqb+^nz  
dje3&a  
7) 执行光线追迹 4zf#zJw  
&u=FLp5  
<Isr  
kI[EG<N1k  
MeplM$9  
|=%$7b\C  
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。 &OzJ^G\o  
6@F Z,e  
vN4X%^:(  
8) 优化设定 p$9N}}/c  
*;gi52tM  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 -;~_]t^a  
q"5 2-42  
$(CHwG-  
R*&3i$S  
N@d4)  
定义变量
i-ogeR?  
hcf>J6ZLT  
W}=2?vHV=  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) Sr+1.77}  
6kDU}]c:H]  
,*lK4 ?v  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) >XZq=q]E!  
iTK1I0  
9) 优化 qob!!A14p  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 _%L3?PpF"  
3=K-+dhk|t  
0>?mF]M  
Sv>aZ  
1Gqtd^*;  
优化结束后会弹出如下报告 QB@*/Le   
\Fe5<G'v  
?t%5/  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 bFJn-g n  
LnyA5T  
10) 光线追迹与结果分析 d[Fsp7U}  
)eG&"3kFe!  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
d8r+UP@#  
8'quQCx*=  
Uis P 8/k  
_j2`#|oG  
优化后透镜的面型如下: SMy&K[hJ[  
透镜渲染效果
l3MH+o  
i)p__Is  
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