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2025-06-24 07:56 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 hiw>Q7W
^ pNA_s!S
本文您将会学到如下内容： #]*]qdQWV^
透镜基本参数输入； }q=tg9
优化变量与评价函数设定； X@ \ 9}*9
优化； ay,"MJ2
照度分析； f>[{1M]n\
eL1)_M;{
2. 操作流程 8<=]4- X@
= \ IUBH+C
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。 }$` PZUw>
fS]Z`U"
 NL-V",gI-~
JOo+RA5d
2) 创建透镜 >rY^Un{Z
qoSZ+ khS$
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 42=/$ V
c!a1@G
 w"q^8"j!
4k)0OQeW6
3) 输入透镜参数 59H~qE1Md
N=j$~,yG
两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； vRLWs`1j
scPvuHzl
@7J;}9E
]<k+a-Tt
 '[p0+5*x
将第二面的圆锥系数改为-1 FKy2 C:R(]
%']`t-N8
4) 创建LED光源 #c(BBTuX
>AW&Lfw$
 3Qd% `k
光源类型为Random plane ; w" Y'I$
光线数为10000； iCy$
rC
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； h]W W?.
形状选为椭圆； :'sMrf_EA
^qNZ!V4T
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. y'_2|5!Qs
半径选择60度 22Oe~W ;
类型选择 Lambertian aPin6L$;)
形状选择 Elliptical {j%7/T{
$AHdjQ[;6-
波长选择默认默认波长 7)*QX,4C
Power默认为1 watts (H-kWT
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm s lYC\"$
OE2r2ad
 :Fi$ - g
LED光源设定办法 _ .x icov
%JuT'7VB
 ?&bB?mg\
LED光源的发光强度（极化角和方位角） 2U) 0k *
v\ R-G
 '~E=V:6
波长设定,颜色选为绿色 AQ)J|i
}^ azj>p5
 Q+dLWFI
功率设定（在Power units选择Watts） \vgM `32<
yK 0iW
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Q1P=A:*]9
?pV!`vp^{
 _CG
ED{b@
创建平面探测器(plane) R T/)<RT9
ga R~ K
 vOU9[n
N[
B>%;"OMp
6) 创建分析面 qsdgG1<
QW2SFpE
 Zn6u6<O=
 < mp_[-c
光线滤光器设置 FvDi4[F#
{GG;/Ns{f-
7) 执行光线追迹 newURb,-!
Tb!jIe
 :~' R| l
98lz2d/Fcq
 U&gI_z[
H4uHCkj
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。 # O!gjZ,
`(
_N9 .>B
z,(.` %h
8) 优化设定 :i*
=s}cv
5 -POY ug
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 TnJN s
Ym
1; /'
 %nyZ=&u
-GYJ)f
 [" 15~9
定义变量 l]S% k&
d bHxc@H
 b&* N
定义评价函数 （RMS Direction Spread） H.&"~eH
63c\1]YB.
 L+ _
JKc
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) w6|l ~.$=
]4] AcJj
9) 优化 bd)Sb?
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 +$#ytvDy
*`V r P
 \2 M{R
!YX_ k<1E
 YtA<4XHU
优化结束后会弹出如下报告 BB.120v&N
b
4A1M
 wLy:S .r
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ex8 }./mjJ
dlBr2 9
10) 光线追迹与结果分析 co{i ~['u
X- `PF
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  {2L V0:k2
>)VWXv0 
>9t+lr1
优化后透镜的面型如下： u^( s0q
透镜渲染效果 ^tI4 FQ>Y
E51S#T
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