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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 ZxRD+`  
    Y :0SrB!\  
    本文您将会学到如下内容： J}-,!3qxW  
    透镜基本参数输入； v!pT!(h4  
    优化变量与评价函数设定； ^|(w)Sy  
     优化； ^BruRgc+  
     照度分析； U_UX *  
    5r:SBt|/  
    2. 操作流程 p6yC1\U!o  
    W]UGo,  
    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。 '14 G0<;yL  
    )&j4F)  
     `.FvuwP  
    :(|;J<R%_  
    2) 创建透镜 $Qv+*%c  
    H?P:;1A]c  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens hoc$aqP6pp  
    0.~Pzg  
     C#< :x!  
    rmW,#  
    3) 输入透镜参数 8- ?.Q"D7%  
    lglC1W-q  
    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； ;^Vsd\ac0  
    24)3^1P\V  
    ?dukK3u  
    5_ @8g+~  
     D-/K'|b  
    将第二面的圆锥系数改为-1 XF{ g~M  
    t]~L o3  
    4) 创建LED光源 Ocq.<#||H  
    (>x4X@b  
     DAG2pc8zA  
    光源类型为Random plane ; c]>s(/}T  
    光线数为10000； $/aZ/O)F  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； b<de)MG  
    形状选为椭圆； sS, Swgr  
    &k /uR;yw  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. {q%wr*  
    半径选择60度 ISI\< qx  
    类型选择 Lambertian 8I)66  
    形状选择 Elliptical `/:ZB6  
    &+\J "V8  
    波长选择默认默认波长 YK/?~p9:  
    Power默认为1 watts =h?WT*  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm WHQg6r  
    :=BFx"Y  
     ,F7W_f# @3  
    LED光源设定办法 8. [TPiUn'  
    )\C:|  
     ugEh}3  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） MO+g*N  
    %vvA'WG  
     QCFLi n+r  
    波长设定,颜色选为绿色 {)j3Pn  
    P%A^TD|  
     wfQ 6J0  
    功率设定（在Power units选择Watts） _ji"##K  
    3%Z:B8:<y  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 37DyDzW)'  
    ~ztsR;iL  
     @vdBA hXk  
    创建平面探测器(plane) R _WP r[P  
    {ZiJnJX  
     _5(lp} s  
    dd#=_xe  
    6) 创建分析面 96UL](l(`  
    Vp*#,(_G:  
    eAh~ `  
     !%{/eQFT4  
    光线滤光器设置 V9*Z  
    g5X;]%:  
    7) 执行光线追迹 5qzFH,  
    /EF0~iy  
    duCxYhh|  
    45` i  
     K' xN>qc  
    w Q /IT}-  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 n,hl6[OL7  
    InnjZ>$  
    k%|7H,7  
    8) 优化设定 kH'LG!O  
    (_h<<`@B  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 DPCB=2E  
    EkotVzR5  
    6%bZZTP`  
    h>AK^fX  
    84v7g`lrR  
    定义变量     LT7C>b  
    -j1?l Y  
    t*H r(|.  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） Z<L|WRe  
    '4-J0S<<_  
    jFbj)!;  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) <d89eV+  
    Fk(nf9M%  
    9) 优化 Y+vG ]?D  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 t5: 1' N9P  
    B:Y"X:Y  
    KE>|,U r  
    4&b*|"Iw  
    O# n<`;W  
    优化结束后会弹出如下报告 jeb ]3i=pw  
    NWnUXR  
    f793yCiG  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 L'(ei7Z  
    *AK{GfP_  
    10) 光线追迹与结果分析 ^n Gj 7b  
    8@b,>l$  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    =.T50~+M  
    ykAZP[^'  
    Ruy qB>[o  
    %gBulvg  
    优化后透镜的面型如下： 2F5*C  
    透镜渲染效果
    #aHPB#  
     (*qMs)~]B  
     
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