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    [技术]FRED应用：准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 !f 7CN<  
    1#KE4(  
    本文您将会学到如下内容： ,>6s~'  
    透镜基本参数输入； 0 K T.@P  
    优化变量与评价函数设定； K `|%-k+D  
     优化； fq-zgqF<  
     照度分析； JI TQ3UL:W  
    (;RmfE'PX  
    2. 操作流程 *D&(6$[^  
    ~p9nAACU  
    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。 ?P<8Zw  
    a[ Pyxx_K  
     8y9oj9 ;E]  
     T06BrX  
    2) 创建透镜 I[mlQmwsL.  
    IYeX\)Gv&  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens \k?Fu=@  
    (/x%zmY;/U  
     XH9Y|FX%#  
    b`?$;5  
    3) 输入透镜参数 1C,=1bY  
    Q8] lz}  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； zcF`Z {&+  
    X rBe41  
    DG2CpR)S  
    ={HYwP;  
     ZbmBwW_ 7  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ^[]q/v'3m!  
    Nqf6CPXE  
    4) 创建LED光源 xa7~{ E,  
    k!9LJ%Xh  
     rA<>k/a  
    光源类型为Random plane ; {51<EvyE*  
    光线数为10000； ^T(v4'7  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； }vp pn=[Y  
    形状选为椭圆； 2n/cq K   
    BU3VXnqT[  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. :Z(w,  
    半径选择60度 =6PTT$,  
    类型选择 Lambertian {KH!PAh  
    形状选择 Elliptical {jnfe}]  
    F 7v 1rf]  
    波长选择默认默认波长 ]3u$%v c  
    Power默认为1 watts Zo=w8Hr  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm %E1_)^ ^  
    >bgx o<  
     n'WhCrW  
    LED光源设定办法 ],!7S"{97  
    A*&`cUoA  
     ; M)l7f  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） V:<NQd  
    }"QV{W  
     G54,`uz2  
    波长设定,颜色选为绿色 )GbVgYkk  
    hv]}b'M$  
     BQ[,(T`+R  
    功率设定（在Power units选择Watts） hxt,%al  
    nnw5 !q_  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Wciw6.@  
    28u3B2\$  
     ZvQ~K(3  
    创建平面探测器(plane) Cob<N'.  
    7v{X?86&  
     N:4oVi@Je  
    Qp]-:b  
    6) 创建分析面 <KBzZ !n5  
    S2^Ckg  
    mN!5JZ' 2  
     /o/0 9K  
    光线滤光器设置 ;usv/8  
    4>JDo,AWy  
    7) 执行光线追迹 ('9LUFw\  
    -GqMis}c  
    q?9x0L  
    ".@}]z8  
     "s?!1v(v  
    L`iC?<}  
    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。 Qz[4M`M  
    vk^/[eha  
    ?;q  
    8) 优化设定 h 2Kx  
    ptA-rX.  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 )bl'' yO  
    g^`; B"  
    }3}{}w0Y  
    $@VQ{S  
    Q?1' JF!G  
    定义变量     }@ +{;"  
    JQ[~N-  
    +W xZB  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） $L@os2  
    MDyPwv\  
    P S$6`6G  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) SK>*tKY  
    |= xK-;qs  
    9) 优化 T#>1$0yv  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 PX5K-|R  
    qjtrU#n  
    8/tvS8I#y  
    5os(.   
    `.0WK  
    优化结束后会弹出如下报告 K~U5jp c  
    xe=/T# %  
    ;:^^Qfp  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 s={jwI50  
    M6X`]R'  
    10) 光线追迹与结果分析 jRhOo% p  
    0Ud.u  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    mvCH$}w8&  
    L{2KK]IF  
    ~boTh  
    EWr8=@iU  
    优化后透镜的面型如下： oX;D|8 f  
    透镜渲染效果
    5Az4<  
     Kt 0 3F$  
     
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