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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 m76]INq  
    #tfJ?w`  
    本文您将会学到如下内容: b QeYFY#^  
    透镜基本参数输入; iH$N HfH  
    优化变量与评价函数设定; Fwqv 1+  
     优化; z"H%Y 8  
     照度分析; k/mY. 2yPv  
    [{c8:)ar  
    2. 操作流程 pKJ[e@E^  
    #,9|Hr%  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 vaU7tJ:  
    ujSzm=_P  
    So 5{E 4[  
    aOuon0  
    2) 创建透镜 ZEMo`O  
    qqAsh]Z  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens J+4uUf/d!  
    lGz0K5P{  
    YS~x-5OE\  
    |UaI i^  
    3) 输入透镜参数 N1$P6ZF  
    FP Mk&  
    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; 0VZj;Jg}q  
    >*(>%E~H  
    0CR;t`M@  
    9c6V&b  
    0t&H1xsxX  
    将第二面的圆锥系数改为-1 uXC?fMWp.  
    .`p_vS9  
    4) 创建LED光源 =1(BKk>  
    PLyu1{1" z  
    C G7 LF  
    光源类型为Random plane ; f:SF&t*  
    光线数为10000; i@6 /#  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; !< )_ F  
    形状选为椭圆; M}<=~/k`j  
    Rb0{t[IU  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 4s8E:I=K  
    半径选择60度 mc=*wr$  
    类型选择 Lambertian _7<U[63  
    形状选择 Elliptical P:TpB6.=q  
    `3KprpE8v  
    波长选择默认默认波长 +g[B &A!d+  
    Power默认为1 watts w;(gi  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm P(;c`   
    `lhLIQ'j  
    ( A)wcB  
    LED光源设定办法 O /&%`&2  
    lN'/Z&62  
    jJvNN -^  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) f0s &9H  
    X A|`wAGP  
    yDC97#%3u  
    波长设定,颜色选为绿色 6~S0t1/t?  
    d/&|%Z r  
    >N J$ac  
    功率设定(在Power units选择Watts) o;mIu#u  
    g@k9w{_  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane w!RH*S  
    \gkajY-?  
    hl:eF:'hm  
    创建平面探测器(plane) a AM UJk  
    q@9 i3*q;  
    r\d:fot  
    p#d UL9  
    6) 创建分析面 m #QI*R XP  
    JWL J<z  
    ];;w/$zke  
    @45H8|:k  
    光线滤光器设置 5XI*I( .%/  
    B6\VxSX4{  
    7) 执行光线追迹 H\mVK!](D  
    =fG8YZ(  
    LDeVNVM  
    E+zn\v  
    :$aW@?zAY  
    L@r.R_*H?s  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 |sa7Y_  
    HW72 6K*  
    M[u3]dN  
    8) 优化设定 ,~xU>L^  
    "ru1;I  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 _KVB~loT  
    [Z\1"m  
    8 -;ZPhN&  
    qk,y|7 p  
    (H+[^(3d2  
    定义变量
    Vor9 ?F&w  
    !h>$bm  
    "n }fEVJ,  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) ]a#]3(o]}  
    tcEf ~|3  
    7 afA'.=  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) N>%KV8>{L  
    sDm},=X}  
    9) 优化 XhAcC  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Q 02??W  
    *.%)rm  
    V C'-h~  
    ?{,)XFck  
    h_G|.7!  
    优化结束后会弹出如下报告 BC{J3<0bf@  
    C$G88hesn  
    F>kn:I"X)  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 \w[ZY$/  
    H0 n@kKr  
    10) 光线追迹与结果分析 y' |W['  
    [pgkY!R?)  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    X/,1]  
    {_ho!OS>  
    Bj($_2M%+  
    LY!3u0PnlT  
    优化后透镜的面型如下: =tRe3o0(  
    透镜渲染效果
    :$Q]U2$mPS  
    mRnzP[7-\)  
     
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