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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 DaW_-:@s  
     0FHX  
    本文您将会学到如下内容: @Kd lX>i  
    透镜基本参数输入; *p.P/w@1  
    优化变量与评价函数设定; #isBE}sT{  
     优化; .jh uC#x{/  
     照度分析; bYEq`kjzc  
    m(Cn'@i`"0  
    2. 操作流程  [;D4,@A  
    @^vVou_  
    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。 JeJc(e  
    uE>2 *u\  
    j`\}xDg  
    1@H3!V4  
    2) 创建透镜 |/g\N, ]  
    t`DoTb4  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens _wg6}3  
    eA>O<Z1>  
    $H/3t?6h`  
    WZ'3  
    3) 输入透镜参数 bf `4GD(  
    HzM^Zn57%  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; aT#R#7<Eg  
    G1Cn[F;e  
    #nc{MR#R  
    c8gdY`  
    x~}RL-Y2o  
    将第二面的圆锥系数改为-1 er}/~@JJ  
    un[Z$moN"  
    4) 创建LED光源 xv9Z~JwH  
    !h2ZrT9 _  
    ;KmSz 1A  
    光源类型为Random plane ; QhK]>d.  
    光线数为10000; R\+p`n$  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; <UG}P \N  
    形状选为椭圆; 5>7ECe*  
    8@qYzSx[  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. v\t$. _at  
    半径选择60度 Tc@r#!.m  
    类型选择 Lambertian 0vUX^<  
    形状选择 Elliptical 7 #_{UJ%  
    U\y];\~H  
    波长选择默认默认波长 p SASMc@  
    Power默认为1 watts ?G1-X~Z8  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm CJ&0<Z}{m  
    Q5iuK#/  
    rU5gQq;  
    LED光源设定办法 B[Uvj~g  
    F`U%xn,  
    ^l ~i>:V  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) R1X9  
    f>5{SoM  
    w:& m_z#M  
    波长设定,颜色选为绿色 [z`U 9J  
    U=p,drF,A  
    <r,l  
    功率设定(在Power units选择Watts) IR|AlIv  
    JMw1qPJQ  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane gec<5Ewg  
    N9Yc\?_NU_  
    y_38;8ex  
    创建平面探测器(plane) qp_kILo~  
    8\`]T%h  
    |~W!Y\l-  
    2Q)"~3  
    6) 创建分析面 91r#lDR  
    t*82^KDU  
    LqPn$rZ|$  
    93[c^sc9*a  
    光线滤光器设置 "MKgU[t  
    q/?#+d  
    7) 执行光线追迹 ;4Y@xS2M  
    g ` 6Xrf  
    W{At3Bfy  
    ?z171X0  
    <u*~RYA2  
    WL7R.!P  
    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。 D&/(Avx.  
    EMmNlj6  
    *n N;!*J  
    8) 优化设定 UC;_}>  
    7:I` ~ @m  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 gpe^G64c`  
    Y>{K2#k  
    ,g#=pdX;  
    wZ,9~P 7  
    OnC|9  
    定义变量
    )$I;)` q  
    :z56!qU  
    Lf&p2p?~c  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) !,+peMy  
    Fa,a)JY>  
    vAbMU  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) T/V8&'^i  
    * 'WzIk2  
    9) 优化 {^1GHU  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 KRf$VbuL  
    :Oo(w%BD]  
    @>_`g=  
    { ,/mQ3  
    :se o0w]  
    优化结束后会弹出如下报告 I&U?8  
    zy~vw6vu  
    AKC';J  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 E9;cd$}K  
    Vz!W(+  
    10) 光线追迹与结果分析 znw\Dn?g  
    mEmznA  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    #Sr_PEo _  
    z/)HJo2#  
    "GEJ9_a[  
    M2(+}gv;7p  
    优化后透镜的面型如下: 3XYCtp8  
    透镜渲染效果
    ='q:Io?T  
    qYBoo]}a  
     
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