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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 %b4tyX:N0  
N@}h  
本文您将会学到如下内容: fmc\Li  
 透镜基本参数输入; c:>&YGmhu  
 优化变量与评价函数设定; p:W]  
 优化; G'PZ=+!XO/  
 照度分析; `M 'tuQ M  
?# _{h  
2. 操作流程 k,k>w#&  
N)R5#JX  
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。 n_9Ex&?e  
nw%`CnzT  
f% )9!qeW  
0< vJ*z|_  
2) 创建透镜 y1Z>{SDiq  
{+E]c:{  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens Ef28  
IM/xBP  
WQ% O/  
6l;2kztGp  
3) 输入透镜参数 Fs%`W4/  
U&V u%+B  
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; Xo/H+[;X  
Z${eDl6i  
Dd pcov  
F@f4-NR>  
:/$WeAg  
将第二面的圆锥系数改为-1 liH#=C8l*%  
]7S f)  
4) 创建LED光源 |l+5E   
U$& '>%#  
6uFw+Ya#  
光源类型为Random plane ; LSJ.pBl\X  
光线数为10000; @*Ry`)T  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; %'2.9dB  
形状选为椭圆; sVw:d _ E  
PgT8 1u  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. m} s.a.x  
半径选择60度 51Y%"v t  
类型选择 Lambertian >$L7J=Em  
形状选择 Elliptical rVoV@,P  
EGQgrwY5  
波长选择默认默认波长 ~i>DF`w$  
Power默认为1 watts SM4`Hys;p  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm o9"?z  
-kMw[Y  
>WD HRC  
LED光源设定办法 kodd7 AD  
3,{eH6,O7M  
!uW*~u  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) nf 8V:y4  
PD.$a-t  
0ck3II  
波长设定,颜色选为绿色 ~at@3j}W  
gI;"PkN  
:#^qn|{e  
功率设定(在Power units选择Watts) @GQfBV|3  
4i)5=H  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane `M6"=)twu  
:QGo -,6-  
EXr2d"  
创建平面探测器(plane) h' !C  
rBTg"^jsw  
6Qt(Yu*s  
b3E1S+\=~  
6) 创建分析面 w>^(w<~Y  
K!&W}_@l  
$It mYj.m  
oR2?$KF   
光线滤光器设置 xyk%\&"7  
7b>_vtrt  
7) 执行光线追迹 znsQ/[  
JVX)>2&$  
jL\j$'KC  
`z(o01y  
M0fN[!*z  
lK=Is v+  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 H}F UgA;  
I0 ~'z f  
|gO7`F2  
8) 优化设定 X+XDfEt:Q  
uS`}  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 7! >0  
{wz)^A sy  
?K[Y"*y2  
A4,{ep'Z!  
>fXtu:C-!J  
定义变量
Ur xiaE  
1DB{"8ov  
6^LXctW.  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) LVB wWlJ  
6T$=(I <4  
K`K v.4  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) f-|?He4O]  
UF!qp  
9) 优化 o(SPT?ao~  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 x*vD^1"'P  
/&Oo)OB;  
$M)i]ekm  
i;1pw_K  
47Z3 nl?  
优化结束后会弹出如下报告 0 MK}  
,6{z  
W 94:%  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 q* R}yt5  
; R+>}6  
10) 光线追迹与结果分析 2]mV9B   
ck{S  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
P_A@`eU0  
Pjs=n7  
JI .=y5I  
~ZVz sNrx  
优化后透镜的面型如下: lwf4ke  
透镜渲染效果
\lQ3j8 U  
/*y5W-'d^  
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