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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 =cN&A_L(  
    |py6pek|  
    本文您将会学到如下内容： v5;I]?72l~  
    透镜基本参数输入； +_v$!@L8  
    优化变量与评价函数设定； ihh4pD27g  
     优化； w{~+EolK  
     照度分析； E3@QI?n^^  
    \Gm-MpW  
    2. 操作流程 E_F5(x SA  
    < v]3g  
    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。 Uie?9&3  
    %N;!+ ;F_g  
     >@WX>0`ht  
    T5Q{{@Q  
    2) 创建透镜 fP3_d  
    <9=9b_z  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens O\K_q7iO6  
    _|72r} j  
     j-CnT)W<  
    \;VhYvEH  
    3) 输入透镜参数 $M_x!f'{>  
    B!gGK|8  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； "'g[1Li  
    i>EgG5iJ  
    pE{yv1Yg  
    OmM=o*d  
     D+ ~_TA  
    将第二面的圆锥系数改为-1 wU#F_De)R:  
    <<D$+@wxm  
    4) 创建LED光源 ZcuA6#3B  
    $Vc~/>  
     kc7lc|'z  
    光源类型为Random plane ; =#mTfJ   
    光线数为10000； |AlR^N  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； /h v4x9  
    形状选为椭圆； :Rs^0F8)c  
    H Te<x  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. h' !imQ  
    半径选择60度 )CX4kPj  
    类型选择 Lambertian k{gLMl  
    形状选择 Elliptical _k^0m  
    V\V)<BARe  
    波长选择默认默认波长  g PAX4'  
    Power默认为1 watts 9]t[J_YM  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm A2}Rl%+X]6  
    2+Px'U\  
     #fj/~[Ajv  
    LED光源设定办法 ^kS T  
    0y&I/2  
     j CTAKaq  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） =A Vg Iv  
    lpH=2l$>?  
     I@Xn3oN  
    波长设定,颜色选为绿色 8Ld:"Y#  
    j@Yi`a(sdm  
     E;21?`x5  
    功率设定（在Power units选择Watts） OMwsbp&  
    mDh1>>K'~  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane bCZ g cN  
    B\g]({E  
     ogFKUD*h&>  
    创建平面探测器(plane) RzhWD^bB  
    l!#m&'16"  
     e!fqXVEVR  
    (M =Y&M'f  
    6) 创建分析面 vK$"# F~  
    ?PTk1sB  
    qyHZ M}/  
     |*RYq2y  
    光线滤光器设置 p;?*}xa  
    fF*`'i=!  
    7) 执行光线追迹 1b8p~-LsU  
    m\/ Tj0e  
    3D9 !M-  
    T]Nu)  
     iR$<$P5  
    &'l>rD^o  
    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。 zi~5l#I  
    KRJLxNr  
    8@NH%zWBp  
    8) 优化设定 $./bjV%  
    iut`7  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 pj?XLiM54%  
    4'KOp&#l K  
    ]]}tdn_  
    /ug8]Lo0  
    uS&| "*pR  
    定义变量     q P ;A}C  
    E1;@=#t2i  
    OL7_'2_z.  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） y]%w)4PS  
    +l^LlqA  
    "l={)=R  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) 3Rm#-T s  
    9;F bnp'  
    9) 优化 b]E|*  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 +7Kyyu)y@  
    Hn,:`mj4-6  
    ?Z\Yu'  
    ,2oF:H  
    bYe;b><G  
    优化结束后会弹出如下报告 (BX83)  
    )hwV`2>l  
    D .vw8H3  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 P#v*TD'  
    )a}"^1  
    10) 光线追迹与结果分析 hO{cvHy`  
    zb6ju]2  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    7\o!HMfK  
    3p?KU-  
    xr0haN\p"  
    9*6]&:fm  
    优化后透镜的面型如下： pIW I  
    透镜渲染效果
    qDWsvx]  
     %tA57Pn>  
     
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