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FRED 应用:光束足迹分析
时间:2022-11-22 08:38来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印
简介
 
当一个分析请求执行时,重要的是记住在FRED中的分析面只是在光线追迹结束后的后处理(过滤)光线。在光线追迹的过程中,它们不收集光线信息,无论光线的轨迹是否穿过分析网格。那么问题来了,“如何分析在光线追迹的过程中光线穿过光学空间的光场?”
 
一种选择是使用FRED探测器实体(Detector Entity)结构。探测器实体与分析面类似,不过它们可以放在任何光学空间,而且可以在光线追迹的过程中动态地收集光线信息(即光线穿过它们的收集网格)。目前,探测器实体对于相干或偏振光不起作用,只可以执行辐照度、照度和彩色图像的分析。
 
尽管FRED没有一个内置的“光束足迹分析”程序,但我们将在FRED中使用探测器实体结构来实现类似的功能。
 
设置计算
 
文章使用如下图像所示的光学系统。我们的目的是分析沿着如下所示的光路多个平面的处的光束足迹。

 
为了捕捉在光线追迹中光线透过每个我们感兴趣平面的足迹,我们将会使用FRED中的探测器实体结构。探测器实体是一种分析节点的类型,它可以在光线追迹中与光线相互作用,可以定义多种多样的形状。光线相互作用,与光线滤光(一个后追迹过程)截然相反,使探测器实体能够在任何光学空间任何时间动态地收集数据。探测器实体本身能收集三个不同时间的数据:在光线追迹中(即,使用在追迹中任何时刻与探测器实体相交的光线),刚好在光线追迹后(即,“终止”在探测器实体上的光线),或者根据请求(即,请求时“在”探测器实体上的光线)。在一个具有和探测器实体相同名字的分析结果节点中,对于每个探测器实体来说,光线面元的结果对用户来说是可获得的。记住,因为探测器实体在光线追迹中时是交叉的,您不应该放置一个探测器实体与结构中的其他表面重合。不遵守这个规则可能会导致不一致的结果,这归因于与交叉重合的对象相联系的歧义性。
 
与该文档对应的示例文件有5个平面探测器实体,位于系统中我们感兴趣的平面上。这些探测器实体位于对象树的分析面文件夹中,如下图所示。

 
让我们来看看对于“光源平面”探测器实体详细的控制。对于该探测器实体,平面X和Y尺寸范围明确的限制为+-3,网格沿着A和B轴(X和Y)的分辨率设置为201,沿着整个宽度。正在做的计算是辐照度,用于分析的数据正在“追迹中”被收集。尽管对于我们的例子来说这并不重要,探测器实体可以收集横跨表面任何一个方向的光线数据。最后,探测器实体不吸收光线。

 
尽管探测器实体结构不允许执行一个位置点图分析(这是您会经常在光束足迹分析中看到的),我们可以通过将轴分辨率设置的很高,从辐照度分布中得到相同类型的数据。在本例中,对于我们的探测器实体,我们选择了201*201。此外,重要的是我们的探测器实体正在“追迹中”收集信息。毕竟,我们想知道当光线穿过我们感兴趣的平面的光束足迹。最后,对于所有探测器实体,除了最后一个,我们希望光线能够不带任何光学效应的穿透过平面。为了获得这个,我们设置了探测器实体,这样它就不会吸收光线。最后一个探测器实体,无论如何,应该吸收光线,因为在我们的系统中,它更像一个物理探测器在起作用。
 
同样要注意的是,探测器实体平面的位置将会与结构的另一片重合(例如我们透镜的顶点),为了避免重合,我们需要将探测器实体相对于表面进行一些微小的偏移。
 
执行计算
 
随着探测器实体根据前面部分的描述配置完毕,在光线追迹中,光束足迹的计算会自动的执行。一旦光线追迹完成了,每个探测器实体将会生成一个分析结果节点(Analysis Results Node),位于对象树的分析结果文件夹中。

 
如果您在模型中没有看到所有的ARNs,请检查系统“Number of ARNs to
 
retain (-1 = keep all)” 要保持的ARNs数目(-1=保持所有)”喜好设置。

 
通过在每个ARN节点上点击鼠标右键,您就可以选择“显示在图表”选项,以查看计算结果。从这里,图表窗口提供了用于显示统计数据和修改数据的选项,这和任何其他的标准FRED图表是一样的。

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