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2025-06-24 07:56 |
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要 &ye,A(4 GN7\p) 本文您将会学到如下内容: ^m3[mY [a 透镜基本参数输入; 2u(v hJ
F5 优化变量与评价函数设定; @V9qbr=Z 优化; [P,/J$v^~ 照度分析; eH*u,/ CL~21aslI 2. 操作流程 ?=UIx24W af:wg]g 1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 UUzu`>upB R)%1GG4
YivWvV SS4'yaQ 2) 创建透镜 +npcU:(Kg r N"P
IH 在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens WWO@ULGY ;+) M~2 =
Gk.;<d S`!MoIMsD 3) 输入透镜参数 0.& B ]^='aQ 两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; AYC22( ,| \62B`
5y}kI pB3dx#l
W|go*+`W% 将第二面的圆锥系数改为-1 K?y!zy <lx~/3<m 4) 创建LED光源 x8]9Xe:_>O p'`SYEY@Z
9Q!X~L|\S 光源类型为Random plane ; hb6UyN 光线数为10000; .kBZ(`K LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; oEqt7l[I{ 形状选为椭圆; VTDp9s :QSCky*i 在光线方向上选择Random Direction into an angular range. C,+Sv- 半径选择60度 @ =RH_NB 类型选择 Lambertian wYf9&}k\4 形状选择 Elliptical 4_`ss+gk u6~|].j R 波长选择默认默认波长 8Nr,Wq Power默认为1 watts W^c> (d</ 位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm t^|+|>S 94=aVM\>>
;2m<#~@0 LED光源设定办法 ,{@,dw`lUz a\wpJ|3{=T
39W"G7n?v LED光源的发光强度(极化角和方位角) w3^>{2iqq KcGM=z?:
(_}w4N# 波长设定,颜色选为绿色 DqLZc01> %"R|tlG
kEM5eY 功率设定(在Power units选择Watts) lP@/x+6tg YpFh_Zr[ 5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 6%mFiX AZmABl
1|za>N6[yu 创建平面探测器(plane) [!@&t:A I_Q*uH.Y 5
2:(h17So kf3yJP/ 6) 创建分析面 'RIlyH~Yf X-F|&yE~<
09Sy-
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8:j8>K*6 光线滤光器设置 3{mu 77 c'=p4Fcm 7) 执行光线追迹 l\=M'D R@=Bk(h
v{ F/Bifo H];QDix?
Pg3O )D9 mdu5aL 可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 Kt,ENbF q?x.P2 i,=CnZCh 8) 优化设定 * \@u,[, ,q
yp2Y7 打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 90%alG1>y 8oI)q4V
@u./VK Z8??+d=
^(p}hSLAfQ 定义变量 ;>o}/h DkP%1Crdr
Hu
.e@7 定义评价函数 (RMS Direction Spread) gi;#?gps `[JX}<~i
rC>')`uk 优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) /cBQE=]6 f#:7$:{F1 9) 优化 LPgP;%ohO/ 注意:在优化之前,建议先保存原始文件 C LhD[/Fo }e/P|7&
$=8?@My< F=C8U$'S
Z9rs,_A 优化结束后会弹出如下报告 F`9;s@V* oWVlHAPj
pIh%5ZU 在输出结果可以看到当前评价函数数值 pU`4bT(w% 28L3"c 10) 光线追迹与结果分析 >r7{e:~q YShtoaCx> 11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布 y%CaaK=V3 pQaP9Y{OK  h<oQ9zW) <$s G]l!\ 优化后透镜的面型如下: %?lPS 透镜渲染效果 YX+Da"\ Za{sT&(|
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