一.实验概况
实验时间：
实验地点： 合肥工业大学仪器学院平房实验室
指导老师：郎贤礼
实验要求：1.熟练TracePro软件基本功能及实际操作方法；
2.掌握光学器件设计的原理及一般步骤；
3.会对设计好的光学器件进行数据图像分析；
4.能够自己设计简单的光学器件。
二.实验内容
（一）软件介绍 TracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软体。它是第一套以ACIS solid modeling kernel为基本的光学软体。 第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、资料转换能力强及易上手的使用介面的模拟软件。
TracePro可利用在显示器产业上，它能模仿所有类型的显示系统，从背光系统，到前光、光管、光纤、显示面板和LCD投影系统。 应用领域包括：照明、导光管、背光模组、薄膜光学、光机设计、投影系统、杂散光、雷射邦浦 常建立的模型：照明系统、灯具及固定照明、汽车照明系统（前头灯、尾灯、内部及仪表照明）、望远镜、照相机系统、红外线成像系统、遥感系统、光谱仪、导光管、积光球、投影系统、背光板。 TracePro作为下一代偏离光线分析软件，需要对光线进行有效和准确地分析。为了达到这些目标，TracePro具备以下这些功能：处理复杂几何的能力，以定义和跟踪数百万条光线；图形显示、可视化操作以及提供3D实体模型的数据库；导入和导出主流CAD软件和镜头设计软件的数据格式。通过软件设计和仿真功能，可以: 得到灯具的出光角度： 只需有灯具的 3D模块便可通过软件仿真功能预判灯具出光角度，以此判断灯具是否达到设计目标。 得到灯具出光光斑图和照度图： 可以模拟灯具打在不同距离得到的光斑、照度图分布情况,以此判断灯具出光性能。 灯具修改建议功能： 如果通过软件判断初步设计灯具性能不符合要求，TracePro 光线可视图可以看到形成配光图每段曲线是由罩那段曲线形成，以提供修改建议。 准配光图和 IES 文件： 可导出标准配光图和IES 文件，用于照明工程设计。 实际效益通过软件的仿真功能，可以一次次在软件中完成灯具结构不同状态下时的出光性能，而不需每次灯具修改都需开模或做手板后测试才知道，这就大大缩短了产品开发周期、节省开模成本费用、提高产品设计准确性。
在使用上 ，TracePro使用十分简单，即使是新手也可以很快学会。TracePro使用上只要分5步： 1、建立几何模型； 2、设置光学材质； 3、定义光源参数； 4、进行光线追迹； 5、分析模拟结果。
（二）实验操作
（1）建模：
立体建模使一项用虚拟物质建立计算机模型的技术，它就像你用真实的物质建模一样。一个三维立体模型被定义为由有限的表面组成。通过立体建模你可以避免普通建模的很多错误。你可 以相信你所建的模型外形上使正确可信的。TracePro拥有许多方法来建模和对模型进行操作。
可从其他立体建模程序导入
可从镜头设计程序导入- TracePro将自动生成立体模型
可用TracePro建立块，柱，锥，球面和薄纸thin sheets.
Create solid objects needed for optomechanical systems 包括光学元件，反射体，集中体
concentrators, 菲涅耳透镜，baffle vanes.
通过布尔运算建立复杂模型，布尔运算包含：相交，相减，联合
通过Sweep和Revolve命令对模型进行修改。
比如：建立方块模型，步骤如下
1. 选择Insert Primitive Solids中的块选项卡
2. 输入x， y，z宽度
3. 输入块的中心坐标
4. 如果你想旋转块，则输入相对于x， y，z 坐的旋转角
5. 点击Insert 按钮创建块 如果没有看见所创物件，可能是它不在视场之内或体积太小。可以通过改口视场大小来进行观察。
再如创建圆柱步骤：
1. 选择Insert Primitive Solids中的圆柱选项
2. 选择圆柱Cylinder radio按钮
3. 输入底面中心的XYZ位置
4. 输入半径
5. 输入圆柱长度
6. 如果想要旋转圆柱分别输入相对于XYZ坐标轴的旋转角度。
对于Z轴，不存在旋转
7. 点击Insert 按钮创建圆柱。 卡 建变的窗标轴
（2）球形反光碗的设计
球形反光碗是使用耐热玻璃（例如：PYREX）压制成型，其内部经高光洁度抛 光处理并涂镀反光膜，可将投影灯的后部光能有效地反射至前方，提高投影灯光能利 用率。
