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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 正序阅读 楼主  发表于: 2024-10-11
    1. 摘要 qWHH% L;  
    j@v*q\X&  
    本文您将会学到如下内容： V z8o  
    透镜基本参数输入； c\-5vw||b  
    优化变量与评价函数设定； ,<zGvksk  
     优化； :qc@S&v@]  
     照度分析； d47b&.v8e  
    A$WE:<^  
    2. 操作流程 S WVeUL#5  
    "'4R _R  
    1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 PSI5$Vna4p  
    rC14X}X6  
     H`njKKdR  
    2w'Q9&1~  
    2) 创建透镜 {x W? v;  
    36*"oD=@  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens @R_a'v-  
    KF|+# qCN  
     f/~"_O%  
    *j?tcxq  
    3) 输入透镜参数 P \tP0+at  
    *$Z}v&-0k  
    两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； ]U!vZY@\  
    o=_:g >5  
    8s/gjEwA  
    ^rfY9qMJr8  
     =\B{)z7@6D  
    将第二面的圆锥系数改为-1 Y|_ #yb  
    Jor >YB`X  
    4) 创建LED光源 C~ t?<  
    ]{{A/ j\  
     bTHKMaGWC  
    光源类型为Random plane ; {^i73}@O  
    光线数为10000； x9Y1v1!5Pu  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； ,a eQXI#@  
    形状选为椭圆； C<?}?hhb  
    AV Gu*  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. .X\p;~H 5  
    半径选择60度 X|q&0W=  
    类型选择 Lambertian k*(c8/<.d  
    形状选择 Elliptical _7'9omq@  
    ;n%SjQ'%  
    波长选择默认默认波长 nT..+ J)  
    Power默认为1 watts :'91qA%Wr  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm :6S!1roi  
    _G|hKk^,  
     +>/ariRr  
    LED光源设定办法 .+MJ' bW  
    |!E>I  
     CL.JalR`b  
    LED光源的发光强度（极化角和方位角） &PaqqU.  
    ns[v.YDL  
     {YC!pDG  
    波长设定,颜色选为绿色 k__iJsk  
    (9% ki$=}+  
     ye:pGa w  
    功率设定（在Power units选择Watts） +~?ze,Di  
    @X4Ur+d  
    5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane PElC0 qCn[  
    6!dbJ5x1  
     7K,Quq.%+  
    创建平面探测器(plane) u~[HC)4(0  
    11[[Hk X@  
     usH9dys,  
    t ~ruP',~\  
    6) 创建分析面 {STOWuY  
    fOJ 0#^Z  
    l9KL P  
     xI}o8GKQq  
    光线滤光器设置 8@]*X,umc  
    5LdVcXf  
    7) 执行光线追迹 to,DN2rN  
    *GleeJWz  
    rt%?K.S/  
    =}>wxO  
     ,@kD9n5#  
    BZq_om6  
    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。 (MhC83|?  
    ^`~M f  
    I$/*Pt];  
    8) 优化设定 +^ a9i5  
    z%$ E6Im  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 JTK>[|c9oE  
    qzS 9ls>>  
    .] mYpz  
    oJa6)+b(3  
    E .^5N~.  
    定义变量     nfpkWyIu{  
    o|Cq#JFG  
    ?T=] ?[  
    定义评价函数 （RMS Direction Spread） D,q=?~  
    jXA!9_L7  
    n X4R  
    优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) BC*vG=a  
    (uW/t1  
    9) 优化 j(^ot001%v  
    注意：在优化之前，建议先保存原始文件 ^,u0kMG5l  
    ALvj)I`Al  
    #:C;VAAp  
    3D_Ky Z~M+  
    ?#; oqH<  
    优化结束后会弹出如下报告 jJFWPD ] u  
    88}+.-3t$  
     }/~%Ysl  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 rt">xVl  
    )Y%>t  
    10) 光线追迹与结果分析 Dy6uWv,P  
    h'VN& T,  
    11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
    .K`OEdr<  
    ].F7. zi  
    )006\W|t9  
    OQzJRu)mF#  
    优化后透镜的面型如下： V.zKjoky@  
    透镜渲染效果
    Yhdt"@;..  
     '=MaO@ @  
     
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