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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 H9sZR>(^  
XQK^$Iq]V  
本文您将会学到如下内容: c L?\^K)  
 透镜基本参数输入; qO7fbql_  
 优化变量与评价函数设定; {V.Wk  
 优化; \^yXc*C  
 照度分析; o(:{InpV%A  
AeN 3<|RN  
2. 操作流程 k - FB  
"P MO  
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。 3b#L17D3_  
ot^q}fRX  
R_maNfS]Z  
!syU]Yk  
2) 创建透镜 37#cx)p^f  
}(m1ql  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens $?-7OXj<  
Xc{ZN1 4n  
N A8 sN  
B i'd5B5  
3) 输入透镜参数 %WZ$]M?q  
u',b1 3g(  
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; hMv2"V-X  
aUA cR W  
[@ILc*2O  
^,Lt Ewd~Y  
*E.LP1xP  
将第二面的圆锥系数改为-1 en%J!<&W{K  
OH>r[,z0  
4) 创建LED光源 AHq M7+r9  
tp@*=*^I  
C B6A}m  
光源类型为Random plane ; su}&".e^  
光线数为10000; f#1/}Hq/I  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; TopHE  
形状选为椭圆; V- /YNRV  
XJc ,uj7  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. {aoM JJq  
半径选择60度 5lGQ#r  
类型选择 Lambertian p:Oz<P  
形状选择 Elliptical '(tj[&aL  
uj)yk*  
波长选择默认默认波长 "$r 1$mBi  
Power默认为1 watts QPX`l0V  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm GtC7^ Z&E  
eIsT!V" 7  
Y|_O8[  
LED光源设定办法 o OQ'*7_  
Q<1L`_.>  
76_<xUt{  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) Y KY2Cw  
*Z >  
q~j)W$k  
波长设定,颜色选为绿色 i*'Z3Z)  
07FT)QTE  
v$;@0t:;#  
功率设定(在Power units选择Watts) 9)Ly}Kzx  
1 =^  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane fgmSgG"b  
NZ+7p{&AN  
JYQ.EAsr!  
创建平面探测器(plane) >nK%^T  
hXc}r6<B  
@y5=J`@=  
_$5@uL{n"^  
6) 创建分析面 F5U|9<  
FfG%C>E6~  
%A) 538F  
Z%OW5]q  
光线滤光器设置 e^8BV;+c  
r%|A$=[Q  
7) 执行光线追迹 7E\g &R.  
lH6fvz  
lm*g Gy1i  
5B?i(2&#  
?!y"OrHg  
+?Ez} BP  
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。 toIYE*ocv=  
r**f,PDZ  
:3O5ET'1  
8) 优化设定 <h@]Ri  
vY_eDJ~'  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 %J!NL0x_  
[,b)YjO~Xd  
N 2Ssf$  
(:n|v%  
"mA1H]r3  
定义变量
`XgFga)  
wDKELQ(y H  
kC`Rd:5  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) >pdnCv_c  
b i~=x  
F&az":  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Y{+3}drJE  
dp<$Zw8BE  
9) 优化 S3y246|4  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Y[um|M315  
oM-[B h]A  
V:Mk)8Gf|  
[0!{_E)<  
M4:s;@qZ.  
优化结束后会弹出如下报告 w & P&7  
"V}qf3 qU  
yWY|]Pp  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 2y%R:Mu  
2Wl{Br.  
10) 光线追迹与结果分析 7n&yv9"  
m9t$h  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
;==j|/ERe  
vQHpf>o  
RRzP* A%=  
;s_"{f`Y6  
优化后透镜的面型如下: 5v|EAjB6o  
透镜渲染效果
b-%l-u  
.iT4-  
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