簡介
本案例演示了如何優化伽利略望遠鏡透鏡間(jiān)隔達到光線準直的目的。
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透鏡的第一面距離為(wèi)變量。
表一：伽利略望遠鏡系統參數(shù)
光源
光源我們選擇平行(xíng)光，光線數(shù)51*51，半孔徑25*25，孔徑類型選擇為(wèi)橢圓，并将光源的位置沿着原點向左（-Z）平移5mm。
優化
1. 首先執行(xíng)光線追迹（畫(huà)出光線），可(kě)以明(míng)顯的看到透鏡之間(jiān)的間(jiān)距不是最佳的光線準直距離。那(nà)我們的目标就是使用FRED 優化器(qì)來(lái)配置合适的透鏡間(jiān)隔（通(tōng)過改變負透鏡的位置）
2. 導航到 Analyses > Directional Spot Diagram，計(jì)算(suàn)的統計(jì)信息将輸出到輸出窗口，它包含 X, Y的最大(dà)值（方向餘弦）。最大(dà)值表明(míng)光束在方向餘弦空(kōng)間(jiān)的包圍的方向餘弦擴散，在X和(hé)Y方向的值近似于0.054133。
3. 導航到Optimize>Define/Edit,
a. 變量設定：實體(tǐ)選擇負透鏡，Type選擇：Position/Oriention Parameter,變量範圍為(wèi)58mm-68mm，Index為(wèi)1， subindex為(wèi)0，步長為(wèi)0.1；
b. 評價函數(shù)：類型定義為(wèi)“Encircled direction spread”,權重為(wèi)1，目标為(wèi)0。
c. 選擇 Single Variable minminzation作(zuò)為(wèi)優化方法, 并使用“Negative Lens Z-Position”這個(gè)變量，收斂标準為(wèi)：勾選當所有(yǒu)的變量變化小(xiǎo)于0.001時(shí)
4. 導航到Optimize > Evaluate Once，再此我們可(kě)以得(de)到模型的當前狀态，并評估優化器(qì)中的評價函數(shù)值，在輸出窗口，我們可(kě)以看到該評價函數(shù)的值（此例隻有(yǒu)一個(gè)評價函數(shù)）。FRED的評價函數(shù)的計(jì)算(suàn)是每個(gè)值的平方和(hé)，所以輸出值為(wèi)：0.054133*0.054133=0.00283。
5. 在此，我們走完了優化配置，開(kāi)始進行(xíng)優化，導航到Optimize > Optimize，優化過程中，FRED會(huì)在不同階段輸出信息。多(duō)少(shǎo)信息顯示在報告中由optimization define/edit dialog>Output/Results設置決定。對于本例中的簡單系統，會(huì)在很(hěn)短(duǎn)的時(shí)間(jiān)內(nèi)收斂，（<20個(gè)周期），最後獲得(de)的間(jiān)隔為(wèi)59.6mm左右。
6. 執行(xíng)光線追迹（畫(huà)出光線）來(lái)确認輸出光束的準直性。
7. 導航到Analyses > Directional Spot Diagram，如前面的步驟2，來(lái)确認包圍圓的最大(dà)尺寸已經減小(xiǎo)了一個(gè)數(shù)量級（近似于0.0031568433）。
8. 如果回到Optimize > Define/Edit對話(huà)框，并移動到Output/Results鍵，你(nǐ)會(huì)看到FRED已經存儲了N個(gè)優化結果，你(nǐ)可(kě)以右擊每行(xíng)并選擇“Apply to Document”選項來(lái)配置模型。這個(gè)特性對于設定多(duō)個(gè)不同設定下運行(xíng)了多(duō)個(gè)優化，你(nǐ)想要評估每一個(gè)特性。
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