[产品]光学工程仿真软件－FRED操作手册（上、下册） [复制链接]

光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（上） K(M@#t1_&  
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前 言 75pz' Cb  
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随着科学技术的不断发展，光学软件有了相当长足的进步，对光学设计者而言，不仅要牢固掌握光学的理论知识，还要具备熟练的计算机操作和光学软件的使用能力。光学专业设计软件种类繁多，在非序列光追迹功能方面的表现亦各擅长。 .RNr^*AQ  
;uC +5g`  
FRED 是由美国 Photon Engineering 公司出品的光学引擎软件。FRED可视化的人机接口将可使设计者在非常短的时间内完成设计机构的雏形，并验证方案的准确性、最大限度地模拟产品的实际工作情况、为客户节约时间与资金投入。 = yH#Iil  
"c S?t  
本书系统的概述了FRED基本概念和基本方法，全书共20章节，分为上下册，本书在第一版基础上，新增并调整了部分章节的内容，第1章增加了FRED名词术语及用户界面；在2章中新增加了M2高斯光束光源，光源方向类型新增激光二极管光束方向、强度分布的随机光线方向和M2激光束方向；第3章新增了孔径裁剪逻辑操作实例、16种棱镜类型、几何元件基元、布尔运算；第4章新增2种曲线类型：跑道曲线、非均匀有理样条B曲线；第5章新增探测器实体及分析面尺寸设定。第6章新增脚本体散射及光线追迹胶合层；第7章新增三种新的镀膜类型：取样、1/4单层、脚本镀膜；第8章新增5中散射模型：漫反射二项式、漫反射三项式、扩展 Harvey Shack散射、脚本散射、扩展脚本散射；第9章新增光线追迹菜单命名；第10章为新增内容。第13章调整为表面类型，并新增了：线圈参数表面、焦点圆锥曲面、多面体表面、QBfs面、QCon面、直纹面、超高斯光束面、透镜模块面、表面模块面；第16章新增优化内容；第18章新增7个实例，包括在散射、LED、杂散光、光纤耦合、衍射元件、脚本教程、卡塞格林望远镜的应用。本手册可做为初学者在学习FRED的参考书籍。为从事光学科研、设计、教学的科技人员、工程人员、广大教师和高等院校有关专业的学生，及相关学科的科技工作者，提供一部有实用价值的工具书。 8'(|1  
O!(FNv0  
本书中存在的不足之处，敬请读者不吝指正。   LK
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目  录 &x(^=sTHI  
Z-!W#   
第一章 FRED概述 1 79>8tOuo  
1.1 WHAT IS FRED？ 1 7Lr}Y/1=  
1.2 FRED与传统软件之间有什么不同？ 1 ^'|\8  
1.3 FRED名词术语 2 1z\>>N$7B  
1.4 FRED用户界面 7 MO{6B#(<F  
第二章 光源 16 +C{ %pF  
2.1 简易光源 16 N2"4dVV;  
2.1.1 简易光源的建立 16 @42!\1YT  
2.1.2 复杂光源(简易光源对话框内) 17 QcQ:hHF  
2.1.3 准直光源（平面波） 19 %`c?cB  
2.1.4 激光二极管光束（像散高斯） 22 Xj\SJ*  
2.1.5 激光光束（TEM00模式） 24 S:UtmS+K  
2.1.6 点光源 27 xpf\S10e  
2.1.7 M2高斯光束 28 bm{L6D E  
2.1.8 相干光 32 {GS7J  
2.2 复杂光源 49 `3$S^|v  
2.2.1复杂光源的创建与编辑 49 %EuXL% B  
2.2.2创建新的与编辑/查看复杂光源对话框 51 ?^F#}>C  
2.2.3光源位置类型 51 ~lR"3z_Z}  
2.2.3.1位图 51 /#PEEN  
2.2.3.2格子平面（创建新的与编辑/查看复杂光源对话框） 54 ]Qp0|45=  
2.2.3.3六角形平面 55 x0])&':!  
2.2.3.4 字符串光源 56 P^%.7C  
2.2.3.5光源文件的输入 58 0;-S){  
2.2.3.6随机平面 60 6N4/p=lE  
2.2.3.6随机字符串 60 a; Ihv#q  
2.2.3.7随机表面 62 ^ ,Bxq^'D  
2.2.3.8随机体积 63 :;u~M(R  
2.2.3.9 用户定义的光线 65 R{r0dK"_  
2.2.4方向类型 68 Zcg=a_  
2.2.4.1像散焦距 68 %$ ^yot  
2.2.4.2像散高斯光束 69 lA39
$oJ  
2.2.4.3焦点到/来自一点 70 8KpG0DC  
2.2.4.4 多光源的角(平面波) 72 |5}{4k~9J  
2.2.4.5 多光源的位置 73 2#nn}HEOC  
2.2.4.6 角度范围内的随机方向（光线） 74 /Xi:k  
2.2.4.7 球体内的随机方向（光线） 76 jZ<
*XX  
2.2.4.8 单向 77 ^P-!pK*  
2.2.4.9 角度空间内构成六角形格子点的方向（光线） 79 =>6Z"LD(  
2.2.4.10 构成线性格子点的方向（光线） 80 ]?L?q2>&  
2.2.4.11 激光二极管光束方向 81 xA nAW  
2.2.4.12根据强度分布的随机光线方向 82 K \}xb2s  
2.2.4.13 M2激光束方向 83 ~e[)]b3  
2.3 光源标签 84 U~SK 'R  
2.3.1 相干 84 $-VW)~Sl  
2.3.2 位置/坐标 86 I\sCH  
2.3.3 偏振 88 bw{%X  
2.3.4 位置/方向 89 %@U<|9 %ua  
2.3.5 功率 93 voaRh@DZ%/  
2.3.6 视觉效果 94 S<Q6b_D  
2.3.7 波长 96 Nuk\8C  
2.4 切趾光源 99 (jCE&'?}  
2.4.1 位置切趾 99 \z8TYx@  
2.4.1.1振幅/相位掩模板 99 Z94D<X"  
2.4.1.1.2 掩膜板大小 101 =5_8f  
2.4.1.2 高斯切趾 101 4qjY,QJ  
2.4.1.3 R^n距离 104 6
^['g-\2  
2.4.1.4均匀 106 dL")E|\\k  
2.4.2 方向切趾 108 Dw{C_e  
2.4.2.1 cos^n 或 sin^n 108 Hux#v>e  
2.4.2.2逆朗伯 110 cGC&O%`i,\  
2.4.2.3高斯 113 u=#!je
 
2.4.2.4郎伯 115 )zt*am;  
2.4.2.5取样（球形角） 118 :$[m[y7i  
2.4.2.6均匀 121 bdqo2ZO  
2.4.3光线导入选项 123 v}-'L#6  
2.4.4数字化光源光谱 123 @ky
5XV  
2.4.5部分相干 125 k+-u4W  
2.4.6 场重新取样 125 XLFJ?$)Tro  
2.4.7场重新取样（图形用户界面） 126 [kz<2P  
第三章 几何体议题与例子 128 wmY6&^?uS  
3.1 创建新曲面 129 yA(H=L-=!1  
3.1.1 编辑/查看曲面 132 ~9]tt\jN*Y  
3.1.2 应用孔径，裁剪体与裁剪对象 134 ? Z8_(e0U  
3.1.2.1裁剪体与裁剪对象 137 Kd;
|Z  
3.1.2.2裁剪逻辑操作 139 sJ?Fque  
3.1.3 应用位置 149 sBF>a|  
3.1.4 应用胶合 152 E](Ood  
3.1.5 应用光栅 154 (a`z:dz}  
3.1.6 曲面类型 161 
tA@#S
Iw  
3.1.7 应用可视化属性 164 \I#2Mq?  
3.1.8 应用曲面变形 166 [ OMcSd|nf  
3.1.9 材料 171 sBF}j.b  
3.1.10 散射特性 173 p%J,af  
3.1.11 辅助数据 180 ?mRU9VY  
3.2 ASAP™导入 180 "S#0QH%5  
3.3 CAD导入 182 ~mK9S^[  
3.4创建几何实体 186 i/oaKpPN  
3.4.1 透镜导入 187 ngEjbCV+  
3.4.2 透镜及反射镜建立 190 0?SdAF[:z  
3.4.3 从目录中插入棱镜 193 !=cW+=1  
3.4.4 棱镜 196 ^b;.zhp8;N  
3.4.5 元件基元 200 9+=U&*  
3.4.6 布尔运算 207 fVo)# Bj
 
3.5 新自定义元件 211 <JYV G9s}  
3.6 元件与自定义元件的比较 215 #)=P/N1  
3.7 方向余弦 216 7Y@&&  
3.8 IGES对象类型标号和标题 217 1>57rx"l  
第四章 曲线与基于曲线的曲面 225 T -C2V$1  
4.1 曲线 226 ]_|qv1K6  
4.2 曲面类型 234 nd_d tsp#  
4.3 复杂曲面孔径：孔径曲线集合 239 J9I!d.U  
4.4 曲线可视化 256 uGc}^a2  
第五章 分析面及其实例 257 SMqJMirR  
5.1 创建分析平面 258 kP6g0,\|a|  
5.2 光线选择标准 267 Jh M.P9  
5.3 粘附分析平面 271 398}a!XM  
5.4 探测器实体 274 hXbb+j  
5.5 分析面尺寸 279 rt!5Tl+v  
第六章 材料设定与定义 280 a,M7Bbx  
6.1 材料定义 281 Jan73AOX  
6.2 材料类型 284 f]%$HfF@  
6.3 编辑/创建新取样材料 287 M*8Ef^-U`t  
6.4 编辑/创建新模型材料 295 QF'N8Kla  
6.5 添加体散射 300 ^#lPXC Bg  
6.5.1 Henyey-Greenstein散射 301 Po(9BRd7  
6.5.2 脚本体散射 303 [)#,~L3  
6.6 材料吸收特性 305  ];Bh1  
6.7 光线追迹胶合层 308
o}7`SYn  
第七章 镀膜 310 ui YZk3  
7.1 新建镀膜 311 5RI"gf  
7.2 应用光线控制和镀膜 318 VoWlBH  
7.3 编辑或创建新的一般取样镀膜 321 ~WehG<p v[  
7.4 编辑或创建新的薄膜层镀膜 330 I r<5%  
7.5 未镀膜（裸露）曲面 338 !m'lOz  
7.6 编辑或创建新的偏光器/波片镀膜 342 vitmG'|WG  
7.7 取样镀膜（波长、R、T） 354 j5G8IP_Wx  
7.8 1/4波单层镀膜 357 Kt;h'?  
7.9 脚本镀膜 358 K\5@yqy5  
8.1新建散射属性 360 K.",=\53  
8.2编辑/创建新散射模型 371 w2YfFtgD,  
8.2.1散射模型 – ABg 371 B;2os^*  
8.2.2散射模型 – 平滑黑色涂料 376 /b@8#px  
8.2.3散射模型 – Harvey-Shack 381 ~*- eL.  
8.2.4散射模型 – 朗伯型 388 xuv%mjQ  
8.2.5散射模型 – Mie 393 +i4S^B/8i  
8.2.6散射模型 – 列表数据 404 5yuj}/PZ  
8.2.7散射模型 – K-系数 409 sD_Z`1  
8.2.8散射模型 – Phong 413 }R;.~F  
8.2.9散射模型 – 薄片PSD 419 |t!kD(~r  
8.2.10散射模型 – 漫反射二项式 422 pI,QkDJ0  
8.2.11散射模型 – 漫反射多项式 424 'n#;~  
8.2.12散射模型 – 扩展 Harvey Shack 426 7^ITedW@  
8.2.13散射模型 – 脚本散射 426 jL6u#0  
8.2.14散射模型 – 扩展脚本散射 430 pD eqBO  
第九章 光线追迹属性 432 `QnKal)  
9.1 光线追迹控制 433 O3j:Y|N@F  
9.2 默认光线追迹控制 440 C*,-lk0b@  
9.2.1默认光线追迹控制 – 允许全部 440  .]k+hc`  
9.2.2默认光线追迹控制 – 暂停全部 444 B ;9^  
9.2.3默认光线追迹控制 – 反射光谱 448 fOdkzD,  
9.2.4默认光线追迹控制 –透射光谱 452 0V1)ou84'  
9.3 高级光线追迹 456 0 j:8Ve  
9.4 光线追迹菜单命令 462 ic%<
39  
第十章 光谱 463 6p1\#6#@  
10.1创建光谱命令 464 \=kH7 !  
10.2光谱概述 465 B-@6m  
10.2.1黑体 466 gah3d*d7  
10.2.2高斯 468 qb]n{b2  
10.2.3采样 469 `kpX}cKK}  
" 2Dz5L1v  
68[3 /  
光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（下） Q&opnvN  
<%8j#@OdZ  
_[<R<&jG  
j#f+0  
目  录 ra0:Lg'  
第十一章 数字化工具： 472 *!$4  
镀膜、材料、光源光谱与曲线 472 V}. uF,>V  
第十二章 重点采样 480 iKnH6}`?U  
12.1 如何进行重点采样 480 me_DONW  
12.2 自动计算散射重点采样 483 .0:BgM  
12.3 分析散射重点采样对话框 485 -icOg6%  
第十三章 表面类型 488 *`mPPts}  
第十四章 波分解 550 2E33m*C2  
第十五章 FRED内的不同主题 556 &Gp@,t  
15.1 偏振引起的色分离 556 Z3g6?2w6  
15.2 高等孔径对话框 560 *p`0dvXG2  
15.3 圆形/正方形区域值对话框 563 AjKP -[  
15.4 实体阵列对话框 565 HgvgO\`]  
15.5 拟合数据到漫射二项式/多项式函数对话框 571 Wb+
^Ue  
15.6 傅立叶变换分析 574 l"5$6h  
15.7 生成IES输出对话框 575 r Lg(J|^  
15.8 全局脚本变量对话框 582 K_{f6c<  
15.9 胶合曲面对话框 583 w,bILv)  
15.10 追迹目标光线对话框 586 F[<EXLQ  
15.11 搜索供应商目录对话框 589 6vbWe@#U/  
15.12 创建/编辑透镜 591 jV]'/X<  
15.13 新材料对话框 601
W$B&asO  
15.14 材料表/选择对话框 606 1P#bR`I >  
15.16 新镜面 607 8c(}*,O/  
第十六章 FRED菜单命令 612 L>5VnzSI  
16.1 文件 612 +0rMv  
16.2 编辑 635 rlT[tOVAY  
16.3 视图 637 l=8)_z;~D  
16.4 工具 642 "u~l+aW0  
16.5 3D视图 655 QZB2yK3]h  
16.6 光线追迹 679 Q/m))!ikMt  
16.7 创建 697 .;yy= Rj  
16.8 分析 717 r5jiB L~  
16.9 优化 762 {_0Efc=7  
16.10 帮助 768 pisk v[  
第十七章 图形参数设置 776 Fh9%5-t:J  
17.1 图轴标记对话框 776 '@>FtF[Gu  
17.2 镀膜图设置对话框 777 ]wh8m1  
17.3 BSDF 3D图设置对话框 779 _IuEa\>  
17.4 改变FRED图，轴和可视化属性 783 ]:i :QiYD  
17.5 背景网格对话框 797 ,Xs%Cg_Ig  
第十八章 – 范例 803 )f1<-a"D|  
例1 – FRED内的MTF计算 803 _QbLg"O  
例2 – 若丹明荧光粉（一种红色荧光粉）6G 810 ; Xrx>( n  
例3 – 偏振分离颜色 816 3G9"La,b  
例4 – 反向散射 820 <h^'x7PkW5  
例5 – 光纤耦合 823 -}`ES]  
例6 – PETZVAL（匹兹伐）系统鬼像分析实例 853 L&=j O0_  
例7 – 卡塞格伦望远镜 872 DeE-M"  
例8 – LED发光颜色优化 908 TC[_Ip
&  
例9 – 创建一个衍射光学元件 916 ,B%M P<Rz1  
例10 – FRED脚本教程 924 5tT-[mQ*  
第十九章 – 排错驱动器与显卡问题 930 F@Y)yi?z  
第二十章 – FRED与SAFENET兼容 935 :*gYzk8  
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