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infotek 2023-03-01 08:33

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 |L}tAS`8  
QJx<1#  
本文您将会学到如下内容: ,ag* /  
 透镜基本参数输入; hQ L@q7tUr  
 优化变量与评价函数设定; G2>s#Y5(,  
 优化; 1guiuR4  
 照度分析; pA@R,O>zr  
.K#' Fec  
2. 操作流程 Z%I 'sWOd  
v`7~#Avhz  
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。 ?g *.7Wc  
%(\et%[]  
6HVX4Z#VH  
v.,D,6qZ  
2) 创建透镜 c,G[Rk  
^8?px&B y:  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens SU~ljAF4  
Mt~2&$>  
1u }2}c|  
qyY/:&E,Z  
3) 输入透镜参数 oHu7<r  
u+pZ<Bb  
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; #Qu|9Q[QH  
TD!c+ ${w  
|Ur$H!oe?'  
 @]V_%,  
ExOSHKU,e  
将第二面的圆锥系数改为-1 I]91{dq  
9}G<\y  
4) 创建LED光源 Ff[GR$m  
2P|j<~JS  
'f7s*VKG  
光源类型为Random plane ; i)]^b{5nyB  
光线数为10000; Z =*h9,MY  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ?y~"\iP  
形状选为椭圆; S=`#X,Wo  
0(A&m ,  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Dv=pX.Z+  
半径选择60度 aSfAu!j)  
类型选择 Lambertian [ofZ1hB4  
形状选择 Elliptical *!}bU`  
c 1{nOx  
波长选择默认默认波长 19\ V@d^  
Power默认为1 watts A] f^9F@  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm , #(k|Zztc  
05YsLNh  
R, U YwI  
LED光源设定办法 +,4u1`c|$  
.fNLhyd  
Cuom_+wV&  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) x 4`RKv2m  
vyruUYFWe  
AK$i0Rn;pm  
波长设定,颜色选为绿色 -EWC3,3  
TmLfH d  
xL!@$;J  
功率设定(在Power units选择Watts) W@vCMy!  
<s (o?U  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane yOm#c>X  
+)*oPSQ5  
cnU()pd  
创建平面探测器(plane) LP//\E_]  
L&Pj0K-HT3  
ujeN|W  
xc1-($Q,  
6) 创建分析面 b'(Hwc\ t  
'6f)^DYA'?  
q.d qr<  
D4U<Rn6N_5  
光线滤光器设置 zkHyx[L  
"V<7X%LIX  
7) 执行光线追迹 #i-b|J+%  
lN[#+n  
L=kETJ:g  
0 TOw4pC  
&nwk]+,0W#  
x UTlM  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 jFwJ1W;?-  
`&FfGftc  
ME'LZ"VT  
8) 优化设定 \m~Oaf;$  
$&. rS.*  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 c^}DBvG,  
O`0\f8/.?  
CWS]821;  
@BI;H V%k  
NnO%D^P]  
定义变量
}ZfdjF8N!  
z /f0 .RJ  
r5PZ=+F  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) He  LW*  
{6HgKI  
*4[P$k$7  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) D]+@pK b  
X="]q|Z  
9) 优化 v)LSH;<  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 T&]IPOH9  
UMlvu?u2p1  
lO8GnkLE  
5O:4-} hz  
c) _u^Dh  
优化结束后会弹出如下报告 a*!9RQ  
9K=K,6 b  
gmtS3,  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 M8f[ck  
8k?V&J `  
10) 光线追迹与结果分析 \r- v]]_<d  
Ny]]L  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
OZ2faf  
G( #EW+  
I\('b9"*  
|uM(A~?  
优化后透镜的面型如下: Cuo"6, M  
透镜渲染效果
XZj3x',;  
P&AaD!Qn  
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