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infotek 2025-06-24 07:56

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 x]6OE]]8L  
g9I2 e<;o  
本文您将会学到如下内容: ?cf9q@eAH  
 透镜基本参数输入; 75}BI&t3k  
 优化变量与评价函数设定; [_ESR/&N  
 优化; -sl] funRy  
 照度分析; "#^11o8  
S{aK\>>H  
2. 操作流程 <<K GS  
DU#6%8~  
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。 [5^"U+`{x  
^0ZabR'  
h\afO  
Hj"`z6@7  
2) 创建透镜 gy/z;fB  
sF}T9 Ue  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 8@ck" LUzD  
!T02@e/  
%JmSCjt`G  
yhg^1l|t,  
3) 输入透镜参数 'ek7e.x|V  
hl?G_%a  
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; Zo}wzY~x>I  
wYK-YY:Q3  
BXy g ?  
Va>~7  
\&|)?'8rS  
将第二面的圆锥系数改为-1 .~qu,q7k~  
6VpT*,2d~  
4) 创建LED光源 [f,; +Ze  
8R}CvzI  
9mfqr$3  
光源类型为Random plane ; k\X1`D}R  
光线数为10000; =b2/g [  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 5%j !SVW  
形状选为椭圆; < I[ Vv'x  
0L1NZY^!  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. -t2bHhG  
半径选择60度 :it52*3=  
类型选择 Lambertian ={y Mk  
形状选择 Elliptical 4`Qu+&4J  
aaW(S K  
波长选择默认默认波长 tb#. Y  
Power默认为1 watts zLd i  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ," ~ew ,  
CL oc  
gB,~Y511  
LED光源设定办法 kKwb)i  
=NxT9$V  
 oZTKG'  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) (;-< @~2  
$ \0)~cy  
57*`y'C W  
波长设定,颜色选为绿色 9B gR@b  
+HvEiY  
U {Xg#UN  
功率设定(在Power units选择Watts) QyN<o{\FD!  
CU'$JF  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ^y"5pf SR  
|c,,*^  
=z`GC1]bL  
创建平面探测器(plane) x`/"1]Nf  
MBZ/Pzl~  
]/>(C76  
DY| s |:d  
6) 创建分析面 AB92R/  
M-Gl".*f  
&0A^_Z .nA  
;G!JKg  
光线滤光器设置 YmXh_bk  
uR#aO''  
7) 执行光线追迹 "i3wc&9!?W  
Bo.< 4P  
0~2~^A#]\  
dJ~AMol  
&|cg`m  
M}Sn$h_  
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。 8XFs)1s[  
'*K}$+l  
\/E+nn\)  
8) 优化设定 N,N9K  
-js:R+C528  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 AG ?cI@',  
h$3o]~t  
T \d-r#{  
[Aqy%mbG  
O2z{>\  
定义变量
1nHQ)od  
'vbrzI5m  
@ Gxnrh6  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) PtP{_9%Dz  
F\LAw#IJ  
(t$jb |Oa  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) O"%b@$p\L  
"9Q @&C  
9) 优化 2/[J<c\G  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 1< 22,  
>iE/t$%1  
U7GgGMw  
Yi?X|"\`  
B{x`^3q R  
优化结束后会弹出如下报告 S}QvG&c  
@D$^- S6  
D}.Pk>5  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ANqWY &f  
nd~cpHQR^  
10) 光线追迹与结果分析 'IVNqfC)u  
8OV;&Z,x  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
[WZGu6$SU  
7sgK+ ip  
gzV&S5A{_  
t(d$v_*y51  
优化后透镜的面型如下: ,gag_o{*a  
透镜渲染效果
a| w.G "W  
j%_{tB  
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