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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 2{Wo-B,wt~  
cqeR<len  
本文您将会学到如下内容: ANckv|&'v  
 透镜基本参数输入; {F'Az1^I=  
 优化变量与评价函数设定; m_cO<LB  
 优化; lkV6qIj   
 照度分析; `*>V6B3  
;knd7SC   
2. 操作流程 zL9VR;q  
HbNYP/MN3  
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。 sC% b~  
}KK2WJp#M  
{I`B[,*  
kGpV;F==*  
2) 创建透镜 JxjP@nr  
b& V`<'{  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 3AK(dC[ri  
0eFb?Z0]  
N6h1|_o  
Q4X7Iu:  
3) 输入透镜参数 jRofG'  
,:^ N[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; K>kLUcC7Z  
lY.B  
J2r1=5HS  
QjLji +L  
4GVNw!V  
将第二面的圆锥系数改为-1 ,~- ?l7  
~uB'3`x  
4) 创建LED光源 Xt ft*Z  
B#]_8svO  
r:-WzH(Ms  
光源类型为Random plane ; Xem 05%,  
光线数为10000; On4w/L9L5  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; vVAb'`ysv  
形状选为椭圆; ^;zWWg/d  
co/7lsW  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. MD<-w|#8IV  
半径选择60度 +vz` go  
类型选择 Lambertian _9NVE|c;  
形状选择 Elliptical 2Pp&d>E4  
]ZTcOf  
波长选择默认默认波长 >Rt9xP  
Power默认为1 watts W (`c  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm vBNZ<L\|a  
x5OC;OQc  
:mpiAs<%U"  
LED光源设定办法 gLIT;BK  
6Nt$ZYS  
!9r:&n.\  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) fYBH)E  
x l0DN{PG  
bD<qNqX$  
波长设定,颜色选为绿色 -4flV D  
8Mu;U3cIW  
Qw?+!-7TN  
功率设定(在Power units选择Watts) Q.k :\m*h  
~F w<eY  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane o9Sn*p-.  
  \&a.}t  
-(>qu.[8=  
创建平面探测器(plane) $ D'^t(  
We}lx{E  
O"*`'D|hK  
]` ]g@v  
6) 创建分析面 Rg* J}  
\dq!q=b\  
u,7zFg)H  
vG Vd  
光线滤光器设置 =MLf[   
~O;y?]U  
7) 执行光线追迹 >qR~'$,$  
hVP IHQt  
jxw_*^w"  
59*M"1['Q  
#SkX@sl@  
!QEL"iJ6M'  
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。 T&xt` |  
}nud  
F9H~k"_ZJR  
8) 优化设定 ~p*1:ij  
!@g)10u  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 5HlWfD  
# |^^K!%  
b |7ja_  
/\=MBUN  
0{) $SY  
定义变量
4h|dHXYZ  
iOqk*EL_r\  
o }@n>R  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) Cca0](R*&  
E \{<;S  
v6uxxsI>Hm  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) N[U9d}Zv  
8`v$liH  
9) 优化 2 x 4=  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 *'ZN:5%H  
.q;ED`G  
#^rU x.  
+MUwP(U=w  
nr2r8u9r  
优化结束后会弹出如下报告 `UzVS>]l[+  
.T.5TMiOSq  
G&9#*<F$c  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 IA*KaX2S<  
ZR3nK0  
10) 光线追迹与结果分析 eN-au/kN  
r;qzo .  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
S>_27r{  
/8gL.i$  
:q+N&j'3  
7*+TP~WI  
优化后透镜的面型如下: or?%-)  
透镜渲染效果
B 0)]s<<  
61K"(r~  
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