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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 9,G94.da  
!+Us)'L  
本文您将会学到如下内容: X8212[7  
 透镜基本参数输入; *ci%c^}V  
 优化变量与评价函数设定; l~*D jr~  
 优化; 1JWo~E'  
 照度分析; r>3y87  
;LE9w^>^V  
2. 操作流程 _1kcz]]F  
w-?|6I}T  
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。 /aX 5G  
r0/o{Y|l6  
hz*H,E!>  
$61j_;WF`  
2) 创建透镜 R"V^%z;8o  
w~l%xiC  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ]iE) 8X  
CwQRHi  
c&;Xjy  
@w{"6xc%a  
3) 输入透镜参数 wwVg'V;  
n>aH7  
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; *nc9 u"  
D ~LU3#n  
Xw |6 #^  
%% A==_b  
UTph(U#  
将第二面的圆锥系数改为-1 6;{E-y  
PWbi`qF)r  
4) 创建LED光源 ?2i\E RG?  
fNaboNj[  
S1G3xY$0  
光源类型为Random plane ; /Vy,6:$H3  
光线数为10000; oES4X{,  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; $mLiEsJ  
形状选为椭圆; L qdz qq  
A ^U`c'$  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. T,SCK^  
半径选择60度  3JcI}w  
类型选择 Lambertian UgAG2  
形状选择 Elliptical m. DC  
F|&=\Q  
波长选择默认默认波长 G;Thz  
Power默认为1 watts AB")aX2% E  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ~zD*=h2C  
F|{F'UXj|  
)*I%rN8b   
LED光源设定办法 |?Bb{Es  
vg ^&j0  
l5fF.A7TT  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) a-Ef$(i_  
n9N '}z  
#uHl  
波长设定,颜色选为绿色 c`x[C  
8j<+ ' R  
k:k!4   
功率设定(在Power units选择Watts) bk{.9nz2  
k>mqKzT0$+  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Y~+`F5xX<  
M +Jcg b]  
bJ6@ B<  
创建平面探测器(plane) PML +$  
*Qe{CE  
>W7IWhm3  
kFsq23Ne  
6) 创建分析面 2-!n+#Cdf  
5'hQ6i8  
[tY+P7j9)  
iz pFl@WS  
光线滤光器设置 K`% I!Br  
z3>oUq{  
7) 执行光线追迹 H G)c\b  
Pu7cL  
h`HdM58CQ  
.7Lv  
jYi{[* *  
%V&I${z  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ;V"(! 'd  
k9iXVYQ.;r  
0nOp'Ky\k  
8) 优化设定 <{yQNXf[  
y$^.HI02jP  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 L.M|o  
06peo d  
}4M4D/=  
:\+\/HTbh  
Wr+1G 8  
定义变量
6 SosVE>Z  
70&]nb6f  
wBK%=7  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) qn4jy6  
o I6o$C  
~0~f  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) _Z|3qQ  
r=3knCEWK  
9) 优化 j/9Uf|z-_  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 :*wjC.Z  
z}[qk:  
umo@JWr  
i`2X[kc  
8x J]K  
优化结束后会弹出如下报告 @xI:ZtM  
"RF<i3{S  
3h|:ew[  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 $SmmrM  
'!6Py1i  
10) 光线追迹与结果分析 \dz@hJl:  
mtON dI  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
~<, QxFG5  
+s'qcC  
W l+[{#  
2"~QI xY=  
优化后透镜的面型如下: {LLy4m  
透镜渲染效果
=tv,B3Mo  
Pkbx /\  
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