[产品]光学工程仿真软件－FRED操作手册（上、下册） [复制链接]

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光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（上） !Ia"pNDf  
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前 言 [hL1PWKs  
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?I'-C?(t@1  
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。 JF*g!sV%  
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。 `
I8^QcP  
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。 .A\\v6@  
本书中存在的不足之处，敬请读者不吝指正。 IDh`0/i]  
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目  录 D-GU"^-9  
9i}D6te  
@vYmkF`  
第一章 FRED概述 1 !C#RW=h9  
1.1 WHAT IS FRED？ 1 `yAo3A9vk  
1.2 FRED与传统软件之间有什么不同？ 1 rk/ c  
1.3 FRED名词术语 1 XKX,7  
1.4 FRED用户界面 5 Pm^N0L9?q  
第二章 光源 12 i)L:VkN  
2.1 简易光源 12 CFm1c1%Hg  
2.1.1 简易光源的建立 12 |{)xC=  
2.1.2 复杂光源(简易光源对话框内) 13 io{H$ x(  
2.1.3 准直光源（平面波） 14 2<G1'7)  
2.1.4 激光二极管光束（像散高斯） 16 <83gn :$  
2.1.5 激光光束（TEM00模式） 18 @$P!
#z  
2.1.6 点光源 21 Tr0V6TS7  
2.1.7 M2高斯光束 22 WrNgV@P  
2.1.8 相干光 24 {p|%hhTK%  
2.2 复杂光源 37 B  bw1k  
2.2.1复杂光源的创建与编辑 37 y8vH?^:%<  
2.2.2创建新的与编辑/查看复杂光源对话框 38 6b70w @P!  
2.2.3光源位置类型 39 Ue#yDTjc  
2.2.3.1位图 39 q#&#*6 )B  
2.2.3.2格子平面（创建新的与编辑/查看复杂光源对话框） 40 uq4sbkP  
2.2.3.3六角形平面 42 
4E-A@FR  
2.2.3.4 字符串光源 42 =>0M3 Qh{  
2.2.3.5光源文件的输入 44 I'9s=~VfY,  
2.2.3.6随机平面 45 8Wx@[!  
2.2.3.6随机字符串 45 ;3|Lw<D5;  
2.2.3.7随机表面 47 CQHp4_  
2.2.3.8随机体积 48 O^Vy"8Ji}y  
2.2.3.9 用户定义的光线 49 n&m?Bu
G  
2.2.4方向类型 52 6 2`PK+  
2.2.4.1像散焦距 52 ;Uqx&5P}  
2.2.4.2像散高斯光束 53 'e>sHL  
2.2.4.3焦点到/来自一点 54 DRW.NL o  
2.2.4.4 多光源的角(平面波) 55 2c~?UK[1  
2.2.4.5 多光源的位置 56 s#4ew}  
2.2.4.6 角度范围内的随机方向（光线） 57 !mxh]x<e  
2.2.4.7 球体内的随机方向（光线） 58 O;0<^M/0G  
2.2.4.8 单向 59 y)/$ge_U  
2.2.4.9 角度空间内构成六角形格子点的方向（光线） 61 ]jVSsSv  
2.2.4.10 构成线性格子点的方向（光线） 62 mvA xx`jc  
2.2.4.11 激光二极管光束方向 63 bepYe
T  
2.2.4.12根据强度分布的随机光线方向 64 QHzX 5$IM  
2.2.4.13 M2激光束方向 65 k,R~oSA'n  
2.3 光源标签 65 *_<*bhR<  
2.3.1 相干 65 to!W={S<ol  
2.3.2 位置/坐标 67 <,pLW~2-"  
2.3.3 偏振 69 mu6xL QdA  
2.3.4 位置/方向 70 vvsNWA
 
2.3.5 功率 72 kE_@5t7O{  
2.3.6 视觉效果 74 +%#MrNM'  
2.3.7 波长 75 03QEXm~|Q  
2.4 切趾光源 77 /GuSIZg"_  
2.4.1 位置切趾 77 aT1CpY=T|.  
2.4.1.1振幅/相位掩模板 77 {#*?S>DA  
2.4.1.1.2 掩膜板大小 78 nG^M 2)(8  
2.4.1.2 高斯切趾 79 9j?hF$L"  
2.4.1.3 R^n距离 81 OgXZ-<
'  
2.4.1.4均匀 83 "T a9  
2.4.2 方向切趾 85 K"k"ml<4E  
2.4.2.1 cos^n 或 sin^n 85 'hlB;z|T  
2.4.2.2逆朗伯 87 F%.9fUo  
2.4.2.3高斯 90 L_gsG|xX  
2.4.2.4郎伯 91 Wt+y-ES  
2.4.2.5取样（球形角） 93 ;V"yMWjc  
2.4.2.6均匀 95 *mQDS.'AB@  
2.4.3光线导入选项 97 )qyx|D  
2.4.4数字化光源光谱 97 ]\a\6&R  
2.4.5部分相干 99 t$y&=v  
2.4.6 场重新取样 99 BH#C<0="  
2.4.7场重新取样（图形用户界面） 99 Q
Bfhyo_  
第三章 几何体议题与例子 102 .hQ3A"  
3.1 创建新曲面 102 @r/Id
{pCI  
3.1.1 编辑/查看曲面 103  bL'#  
3.1.2 应用孔径，裁剪体与裁剪对象 106 Y-%l7GErhL  
3.1.2.1裁剪体与裁剪对象 108 g8+4$2`ny  
3.1.2.2裁剪逻辑操作 110 g^z5fFLg/8  
3.1.3 应用位置 118
DYAwQ"i;6  
3.1.4 应用胶合 120 @vdc)vN[/  
3.1.5 应用光栅 121  ?+ -/';  
3.1.6 曲面类型 125 P )t]bS  
3.1.7 应用可视化属性 127 Q+N7:o!;<b  
3.1.8 应用曲面变形 129 %;<k(5bhGJ  
3.1.9 材料 133  \Z\IK  
3.1.10 散射特性 134 i9&K  
3.1.11 辅助数据 139 *X=@yB*aK  
3.2 ASAP™导入 139 } T/}0W]0  
3.3 CAD导入 141 'z +$3\5L  
3.4创建几何实体 145 Ko$ $dkSE  
3.4.1 透镜导入 145 [GR|$/(z=  
3.4.2 透镜及反射镜建立 147 uv|eVT3jNs  
3.4.3 从目录中插入棱镜 150 ^J#?hHz  
3.4.4 棱镜 151 0+K`pS'  
3.4.5 元件基元 156 N?a1sdR  
3.4.6 布尔运算 161 ;z.6'EYMG  
3.5 新自定义元件 164 Jb3>vCIn  
3.6 元件与自定义元件的比较 167 $ ]W[y=  
3.7 方向余弦 168 6z9R1&~%  
3.8 IGES对象类型标号和标题 169 a%Z4_ToLZ  
第四章 曲线与基于曲线的曲面 176 M.xhVgFf)  
4.1 曲线 176 J.bFv/R  
4.2 曲面类型 182 P\q<d  
4.3 复杂曲面孔径：孔径曲线集合 187 lBlSNDs  
4.4 曲线可视化 201 zj~nnfoys  
第五章 分析面及其实例 203 J ?ztn  
5.1 创建分析平面 203 9{)Z5%Kz  
5.2 光线选择标准 210 i"%JFj_G  
5.3 粘附分析平面 214 V17>j0Ev$W  
5.4 探测器实体 216 Vqa5RVnI  
5.5 分析面尺寸 219 .)iO Du  
第六章 材料设定与定义 221 iUeV5c
B  
6.1 材料定义 221 WZ^
{zFoZ  
6.2 材料类型 224 }mKGuCoH>  
6.3 编辑/创建新取样材料 226 U8-Q'1IT&  
6.4 编辑/创建新模型材料 232 d9
8))G~W  
6.5 添加体散射 236 yxaT7Oqh%  
6.5.1 Henyey-Greenstein散射 236 ZR!cQ oV=  
6.5.2 脚本体散射 238 |MTpU@`p5  
6.6 材料吸收特性 239 1
.Haf  
6.7 光线追迹胶合层 241 F5FNhuC  
第七章 镀膜 243 V*6l6-y~Ih  
7.1 新建镀膜 243 aL8p"iSG9  
7.2 应用光线控制和镀膜 248 Np.no$_  
7.3 编辑或创建新的一般取样镀膜 250 /hm84La  
7.4 编辑或创建新的薄膜层镀膜 258 1YJ_1VJ  
7.5 未镀膜（裸露）曲面 263 ~
A8qeaP  
7.6 编辑或创建新的偏光器/波片镀膜 266 d{QMST2&  
7.7 取样镀膜（波长、R、T） 276 vC{h2A  
7.8 1/4波单层镀膜 277 0n4g$JK7  
7.9 脚本镀膜 278 FX%t  
第八章 散射 281 Pv< QjY  
8.1新建散射属性 281 B3y?.  
8.2编辑/创建新散射模型 290 =E&b=  
8.2.1散射模型 – ABg 290 F;
IP3tD  
8.2.2散射模型 – 平滑黑色涂料 294 =LlLE<X"%x  
8.2.3散射模型 – Harvey-Shack 298 CTl(_g  
8.2.4散射模型 – 朗伯型 304 qq OxTG]  
8.2.5散射模型 – Mie 308 ooTc/QEYi  
8.2.6散射模型 – 列表数据 316 `+roQX.p  
8.2.7散射模型 – K-系数 320
/3Jz3  
8.2.8散射模型 – Phong 323 Yuwc$Qp)  
8.2.9散射模型 – 薄片PSD 327 O4m(Er@a  
8.2.10散射模型 – 漫反射二项式 330 @)o0GHNP  
8.2.11散射模型 – 漫反射多项式 331 uzHT.
iBn  
8.2.12散射模型 – 扩展 Harvey Shack 333 J6*f Uh  
8.2.13散射模型 – 脚本散射 333 ;c1relR2  
8.2.14散射模型 – 扩展脚本散射 336 F(d:t!  
第九章 光线追迹属性 338 TG1P=g5h  
9.1 光线追迹控制 338 yt. f!"  
9.2 默认光线追迹控制 344 j*tk(o}qG  
9.2.1默认光线追迹控制 – 允许全部 344 8V6=i'GK  
9.2.2默认光线追迹控制 – 暂停全部 347 A/!<kp{S  
9.2.3默认光线追迹控制 – 反射光谱 350 inYM+o!Ub  
9.2.4默认光线追迹控制 –透射光谱 353 2Oyy`k  
9.3 高级光线追迹 356 'z)hG#{I  
9.4 光线追迹菜单命令 361 Y^QKp"  
第十章 光谱 363 XAkK:}h  
10.1创建光谱命令 363 z(+&w
a  
10.2光谱概述 364 gXLCRn!iR  
10.2.1黑体 365 3FFaEl  
10.2.2高斯 365 \,2gTi,=  
10.2.3采样 367 "\7v  
o*X]b]  
光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（下） Yg/}ghF\  
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$r^  
目  录 #>=8w9]  
4AQ[igTDP  
第十一章 数字化工具：镀膜、材料、光源光谱与曲线 369 /-Wuq`P/ T  
第十二章 重点采样 376 _l<mu?"  
12.1 如何进行重点采样 376 cA<<&C  
12.2 自动计算散射重点采样 378 rOW;yJ[  
12.3 分析散射重点采样对话框 380 }g>kpa0c  
第十三章 表面类型 383 {-HDkG' 8  
第十四章 波分解 434 fe|g3>/|  
第十五章 FRED内的不同主题 438 $ADPV,*gG  
15.1 偏振引起的色分离 438 Jn=42Q:>  
15.2 高等孔径对话框 441 :/6()_>bO  
15.3 圆形/正方形区域值对话框 444 Axlm<3<wf"  
15.4 实体阵列对话框 444 )Ob]T
{GY  
15.5 拟合数据到漫射二项式/多项式函数对话框 449 #,&8&  
15.6 傅立叶变换分析 451 lkb2?2\+  
15.7 生成IES输出对话框 453 Z ] 
'>  
15.8 全局脚本变量对话框 459 .Rvf/-e  
15.9 胶合曲面对话框 459 34z+INkX  
15.10 追迹目标光线对话框 461 4@6<  
15.11 搜索供应商目录对话框 464 ^2EhlK^)  
15.12 创建/编辑透镜 466 /P
k:4,  
15.13 新材料对话框 474 3htq[Ren  
15.14 材料表/选择对话框 477 fJ
y)STQ4  
15.16 新镜面 479 wX0l?xdI  
第十六章 FRED菜单命令 482 pA.._8(t  
16.1 文件 482 +< yhcSSTB  
16.2 编辑 501 }#6xFTH  
16.3 视图 503 D,Lp|V  
16.4 工具 507 Me,<\rQ  
16.5 3D视图 517 )Q]w6he3  
16.6 光线追迹 536 &cc9}V)M  
16.7 创建 551 |c0,  
16.8 分析 567 cvfUyp;P  
16.9 优化 603 oxfF`L"  
16.10 帮助 607 J=iRul^S  
第十七章 图形参数设置 614 Ux}W&K/?'  
17.1 图轴标记对话框 614 B`{mdjMy  
17.2 镀膜图设置对话框 614 hm\\'_u  
17.3 BSDF 3D图设置对话框 616 cKjRF6w  
17.4 改变FRED图，轴和可视化属性 620 PO o%^'(  
17.5 背景网格对话框 631 E]1##6Ae  
第十八章 – 范例 636 59<hV?  
例1 – FRED内的MTF计算 636 HTk\723Rdw  
例2 – 若丹明荧光粉（一种红色荧光粉）6G 642 5/?P|T  
例3 – 偏振分离颜色 648 OxQYNi2  
例4 – 反向散射 651 N*_"8LIfi_  
例5 – 光纤耦合 654 Xwq]f:@V  
例6 – PETZVAL（匹兹伐）系统鬼像分析实例 676 jO8X:j09A  
例7 – 卡塞格伦望远镜 693 l^W uS|G[  
例8 – LED发光颜色优化 722 E(4w5=8TI  
例9 – 创建一个衍射光学元件 728 6+3$:?  
例10 – FRED脚本教程 737 ubbnFE&PD  
第十九章 – 排错驱动器与显卡问题 741 :Fe_,[FR  
第二十章 – FRED与SAFENET兼容 745 9x?'}  
Vb!O8xV4;+  
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