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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: 2024-10-11
    1. 摘要 nrX+  '  
    r8!pk~R5]  
    本文您将会学到如下内容： KXpbee  
    透镜基本参数输入； '=eVem=  
    优化变量与评价函数设定； $~VIx% h  
     优化； <@l j\,  
     照度分析； j)#yyK{k2s  
    V-E 77u6{0  
    2. 操作流程 -F 9 xPw  
    ZE= Yn~XM  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 /5Vv5d/Z4!  
    5:#|Op N  
     _%23L|  
    O1wo KkfV  
    2) 创建透镜 UJ(UzKq8  
    |n^rI\ p%  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 0Wc_m;  
    %NTJih`  
     B =7maYeU  
    Y9&na&vY?  
    3) 输入透镜参数 Oi]B%Uxy=  
    WBA7G  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； nJ/}b/A{  
    b TZ.y.sI  
    z-:>[Sn  
    71ab&V il  
      q*C-DiV  
    将第二面的圆锥系数改为-1 3N|6?'m  
    *-uzsq.W  
    4) 创建LED光源 @1<VvW=  
    Aa]3jev  
     :z *jl'L  
    光源类型为Random plane ; 7+IRI|d  
    光线数为10000； 'KT(;Vof  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； JfK4|{@  
    形状选为椭圆； ]ms+ Va_/  
    N9y+P sh  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. n3qRt  
    半径选择60度 wZW\r!Us  
    类型选择 Lambertian ~*UY[!+4^=  
    形状选择 Elliptical DsD? &:  
    }T AG7U*  
    波长选择默认默认波长 tmM; Z(9t  
    Power默认为1 watts R@/"B?`(f  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 5h Dy62PRr  
    DL,]iJm  
     #6l(2d  
    LED光源设定办法 !IB}&m  
    q)KOI` A  
     }$r]\v  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） 4HX;9HPHE<  
    =dQ/^C_hj  
     hE$3l+  
    波长设定,颜色选为绿色 x25zk4-  
    Df:/r%  
     h@\HPYi#.  
    功率设定（在Power units选择Watts）  Y(2Z<d  
    rKd|s7l  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 53pT{2]zAi  
    0IA' 5)  
     )0"T?Ivp]  
    创建平面探测器(plane) |F<%gJ  
    C*B5"s"  
     <*-8E(a  
    mV)t  
    6) 创建分析面 (TO<SY3AB  
    t~nW&]E  
    V0&7MY*  
     `D$^SHfyz  
    光线滤光器设置 3bjCa\ "  
    W}}ZP];  
    7) 执行光线追迹 $#3[Z;\  
     H{Lt,#  
    7Kb&BF|Q  
    w"#rwV&  
     .tyV =B:h  
    {;zHkmx  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ^tWSu?9  
    *.+F]-  
    L~by`q N_  
    8) 优化设定 0Zo><=  
    'zT7$ .L  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ,:MUf]Ky  
    #o9CC)q5G  
    NWQ7%~#k*  
    4^4T#f2=e  
     cz>)6#&O  
    定义变量     F$kiSjh9aJ  
    8ph1xQ'  
    :`"- Jf  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） Yl?s^]SFU  
    ,# .12Q!  
    61OlnmvE  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准)  E<0Mluk  
    Cw kQhj?  
    9) 优化 _5O~ ]}  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 hN gT/y8  
    x_?K6[G&}  
    A&%7Z^Pp  
    .*>C[^  
    u|u)8;'9(  
    优化结束后会弹出如下报告 ~| ZAS]  
    H1KXAy`&  
    Gv }  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 ) hoVB  
    6"}F KRR  
    10) 光线追迹与结果分析 7Q~W}`Qv'  
    hb/Z{T'   
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    i.?rom  
    qs_cC3"=%=  
    Nlwt}7  
    bJR\d0Z  
    优化后透镜的面型如下： DW:\6k  
    透镜渲染效果
    Fl{~#]  
     /l3Oi@\  
     
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