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infotek 2024-10-11 07:54

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 UM[<v9NWE  
X=_`$ 0  
本文您将会学到如下内容: bvpP/LeY  
 透镜基本参数输入; { [Sd[P  
 优化变量与评价函数设定; x.J% c[Q8  
 优化; YI0ubB  
 照度分析; DSb/+8KT  
|^ K"#K  
2. 操作流程 (`nn\)  
sA!,)'6  
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。 #I]5)XT  
9#C hn~ \  
F^knlv'  
O:K={#Xj  
2) 创建透镜 -^a?]`3_v  
q].n1w [  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens +*Um:}&  
Gn+3OI"  
*p&c}2'  
AL(YQ )-Cg  
3) 输入透镜参数 KaRdO  
~i3/Ec0\  
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; dM|&Y6  
"w0[l"3 V  
Av3qoH)[<  
*C>B-j$  
1K<4Kz~  
将第二面的圆锥系数改为-1 }\p>h  
: 5=E> !  
4) 创建LED光源 zQ[g*  
g`(' k5=  
HkgmZw,  
光源类型为Random plane ; HkH!B.H]  
光线数为10000; X[F<sxw  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; jSY&P/[ xb  
形状选为椭圆; O^tH43C  
Z33&FUU  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. gc%aaYf>  
半径选择60度 BPFd'- O)  
类型选择 Lambertian $m$tfa-  
形状选择 Elliptical iGCA>5UE  
Y ;JP r  
波长选择默认默认波长 ~hJ/&,vH!  
Power默认为1 watts }=d]ke9_  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm B5- G.Z  
ulcm  
pH#*:v!)  
LED光源设定办法 cy R K&J  
\ow3_^Bk  
uU&,KEH  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) &3jq'@6  
x2 s%qZ#  
OK=lp4X  
波长设定,颜色选为绿色 vY+{zGF  
0zSRk]i.f  
$6&P 69<  
功率设定(在Power units选择Watts) AixQR[Ul*c  
qNhV zx  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane +3@d]JfMh  
jGM+  
t>W^^'=E  
创建平面探测器(plane) @ y{i.G  
lkj^<%N"r  
uxbDRlOS  
Pc= S^}+  
6) 创建分析面 A7{l60(5  
GrwoV~  
8{mQmG4  
mp^;8??;  
光线滤光器设置 F4!,8)}  
/(`B;?  
7) 执行光线追迹 6$]p;}#  
8 *Fr=+KN  
W{0gtT0  
]6W;~w%  
Fx^e%":@ip  
.zm'E<  
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。 <tT*.nM\  
1P"akc  
~2R3MF.C  
8) 优化设定 Gi<ik~  
1QfOD-lv  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ? J;*  
(<u3<40[YN  
Ihe/P {t]J  
fz)i9D@  
k+(UpO=/*  
定义变量
&9Vm3X  
o_2mSD!  
AR<'Airi:  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) EYwDv4H,g  
\\j98(i  
In-W,   
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) 2r+@s g  
Rp#9T?i``[  
9) 优化 $gYy3y  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 \O]1QM94Y  
7l-` k  
n&?]GyQ  
?}QHEk:H  
o=!3=2@dh  
优化结束后会弹出如下报告 X%+FM]  
sFR'y.  
vt;<+"eps  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 "}uPz4  
3I)!.N[m  
10) 光线追迹与结果分析 P7IxN)b7  
|"[[.Adw9"  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
X#s:C=q1  
jV_Eyi3  
ulnG|3A9  
+C~,q{u  
优化后透镜的面型如下: dXKv"*7l  
透镜渲染效果
RvL-SI%E  
cJ 5":^O  
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