簡(jiǎn)介
本案例演示了如何優(yōu)化伽利略望遠(yuǎn)鏡透鏡間隔達(dá)到光線準(zhǔn)直的目的。
模型
模型的定義如表1種所示，由半徑、厚度、材料率、半孔徑表面組成。選擇正透鏡第二面到負(fù)透鏡的第一面距離為變量。
表一：伽利略望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)參數(shù)
光源
光源我們選擇平行光，光線數(shù)51*51，半孔徑25*25，孔徑類型選擇為橢圓，并將光源的位置沿著原點(diǎn)向左（-Z）平移5mm。
優(yōu)化
1. 首先執(zhí)行光線追跡（畫(huà)出光線），可以明顯的看到透鏡之間的間距不是最佳的光線準(zhǔn)直距離。那我們的目標(biāo)就是使用FRED 優(yōu)化器來(lái)配置合適的透鏡間隔（通過(guò)改變負(fù)透鏡的位置）
2. 導(dǎo)航到 Analyses > Directional Spot Diagram，計(jì)算的統(tǒng)計(jì)信息將輸出到輸出窗口，它包含 X, Y的最大值（方向余弦）。最大值表明光束在方向余弦空間的包圍的方向余弦擴(kuò)散，在X和Y方向的值近似于0.054133。
3. 導(dǎo)航到Optimize>Define/Edit,
a. 變量設(shè)定：實(shí)體選擇負(fù)透鏡，Type選擇：Position/Oriention Parameter,變量范圍為58mm-68mm，Index為1， subindex為0，步長(zhǎng)為0.1；
b. 評(píng)價(jià)函數(shù)：類型定義為“Encircled direction spread”,權(quán)重為1，目標(biāo)為0。
c. 選擇 Single Variable minminzation作為優(yōu)化方法, 并使用“Negative Lens Z-Position”這個(gè)變量，收斂標(biāo)準(zhǔn)為：勾選當(dāng)所有的變量變化小于0.001時(shí)
4. 導(dǎo)航到Optimize > Evaluate Once，再此我們可以得到模型的當(dāng)前狀態(tài)，并評(píng)估優(yōu)化器中的評(píng)價(jià)函數(shù)值，在輸出窗口，我們可以看到該評(píng)價(jià)函數(shù)的值（此例只有一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)）。FRED的評(píng)價(jià)函數(shù)的計(jì)算是每個(gè)值的平方和，所以輸出值為：0.054133*0.054133=0.00283。
5. 在此，我們走完了優(yōu)化配置，開(kāi)始進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)航到Optimize > Optimize，優(yōu)化過(guò)程中，F(xiàn)RED會(huì)在不同階段輸出信息。多少信息顯示在報(bào)告中由optimization define/edit dialog>Output/Results設(shè)置決定。對(duì)于本例中的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)收斂，（<20個(gè)周期），最后獲得的間隔為59.6mm左右。
6. 執(zhí)行光線追跡（畫(huà)出光線）來(lái)確認(rèn)輸出光束的準(zhǔn)直性。
7. 導(dǎo)航到Analyses > Directional Spot Diagram，如前面的步驟2，來(lái)確認(rèn)包圍圓的最大尺寸已經(jīng)減小了一個(gè)數(shù)量級(jí)（近似于0.0031568433）。
8. 如果回到Optimize > Define/Edit對(duì)話框，并移動(dòng)到Output/Results鍵，你會(huì)看到FRED已經(jīng)存儲(chǔ)了N個(gè)優(yōu)化結(jié)果，你可以右擊每行并選擇“Apply to Document”選項(xiàng)來(lái)配置模型。這個(gè)特性對(duì)于設(shè)定多個(gè)不同設(shè)定下運(yùn)行了多個(gè)優(yōu)化，你想要評(píng)估每一個(gè)特性。
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