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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 w:nH_x#C4  
    E$z-|-{>  
    本文您将会学到如下内容： PSv 5tQhm  
    透镜基本参数输入； Py #EjF12  
    优化变量与评价函数设定； O13]H"O_  
     优化； lO|LvJyx  
     照度分析； [(g2u@  
    Z&?4<-@6\p  
    2. 操作流程 _t"[p_llo  
    P<Z` 8a[  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 (Z @dz  
    ~tTn7[!  
     sqpo5~  
    x>mI$K(6M  
    2) 创建透镜 F0&ubspt\  
    IhK SwT  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens Z" H;t\P  
    a_/4^+  
     IO&U=-pn&  
    SIm1fC  
    3) 输入透镜参数 ]v5/K  
    qLX<[UL  
    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； I74Rw*fB  
    <sm"3qs"_  
    hC8WRxEGq  
    'Q=)-  
     "9^b1UH<  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ^HR8.9^[1u  
    "y*3p0E  
    4) 创建LED光源 ID`C  
    |*w)]2B l  
     "CC"J(&a  
    光源类型为Random plane ; xx1lEcj  
    光线数为10000； M`q|GY  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； ,6MJW#~]  
    形状选为椭圆； +1yi{!j1  
    fQ1j@{Xa  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 'OTZ&;7{  
    半径选择60度 %E#Ubm!  
    类型选择 Lambertian 0U/[hG"DKN  
    形状选择 Elliptical &qPezyt  
    /N%i6t<xU  
    波长选择默认默认波长 !pRu?5  
    Power默认为1 watts mzM95yQ^Z  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm B*}]'  
    c\>I0HH;!  
     .]KC*2  
    LED光源设定办法 {*n<A{$[ m  
    @8`I!fZ  
     kmTYRl )j  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） 1E||ft-1i*  
    b'SP,}s5"  
     )lt1I\n*k  
    波长设定,颜色选为绿色 " 1a!]45+  
    >G"fMOOkW  
     ~.G$0IJY  
    功率设定（在Power units选择Watts） 1k:yU(  
    ud)WH|Z  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane vOCaru?~h  
    ;Q q_  
     E(6P%(yt8  
    创建平面探测器(plane) w[l#0ZZ  
    P}a$#a'!  
     MUZ]*n&0  
    TlyBpG=p  
    6) 创建分析面 i Pr(X  
    [~|k;\2 +  
    6J JA"] `  
     ami>Pp  
    光线滤光器设置 `)]W~  
    ,)d`_AD+5  
    7) 执行光线追迹 DFZ@q=ZT  
    MIkp4A  
    ; \co{_&D  
    =ZU!i0 K  
     )S4ga  
    r6Vw!^]8u8  
    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。 GwDOxH'  
    saZK+kD4I  
    WdS1v%  
    8) 优化设定 iNi1+sm  
    W[`ybGR<  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 BB3 a8  
    ziO(`"v  
    C^'r>0  
    K\B!tk  
    !F~1+V>zP  
    定义变量     s/J7z$NEU  
    @VOegf+N  
    WwnBe"7M  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） $4ZV(j]  
    MTl @#M  
    =bJ$>Djp  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) ,Iz9!i J"  
    >m%TUQ#%  
    9) 优化 0)h.[O8@>  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 ^fd*KM  
    3"0QW4A  
    `g(#~0R  
    <bCB-lG*Kb  
    CiHx.5TiC  
    优化结束后会弹出如下报告 qgEzK  
    uw8g%  
    7yg {0a  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 .^F&6'h1H  
    IN1 n^f$:  
    10) 光线追迹与结果分析 b9i_\  
    $$4flfx  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    #>_fYjT  
    N@k' s   
    d72 yu3  
    ? B|i  
    优化后透镜的面型如下： Dn#5H{D-d  
    透镜渲染效果
    mqJD+ K  
     Xu_1r8-|=b  
     
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