FRED功能演示

幾何元件類型 

 

1. 透鏡：可(kě)以由半徑、曲率或焦距/彎曲因子進行(xíng)指定。孔徑可(kě)以是圓形、橢圓或矩形。

 

2. 反射鏡：可(kě)以由半徑，曲率或焦距，中心厚度，材料及圓形、橢圓或矩形外邊界和(hé)可(kě)選的中心孔進行(xíng)指定。

 

3. 棱鏡：多(duō)種常見的棱鏡類型是可(kě)使用的，每個(gè)類型都有(yǒu)自己的一組設置選項。

 

4. 自定義元件：由多(duō)個(gè)表面和(hé)曲線組成的自定義幾何形狀可(kě)以使用這個(gè)元件類型。

 

5. 元件基元：由最小(xiǎo)的一組參數(shù)定義常用的實體(tǐ)類型。

 

6. 元件合成：允許創建複雜的實體(tǐ)幾何圖形，通(tōng)過加、交叉、減布爾運算(suàn)來(lái)合成元件基元。 
 

上(shàng)圖：使用元件基元和(hé)布爾運算(suàn)在FRED界面創建一個(gè)複雜的幾何圖形（Sample Files/Geometry /geometryOpticalMouse.frd）

 

位置/方向

 

在任何其他組件的坐(zuò)标系統中，FRED都可(kě)以定位任何組件（裝配，部件，元件，表面，曲線或光源等）的位置。

 

此外，FRED可(kě)以在任何時(shí)刻很(hěn)方便地将任何實體(tǐ)的坐(zuò)标系統轉換成其他任何類型的坐(zuò)标系統。
 

上(shàng)圖：通(tōng)過設置起始坐(zuò)标系統将這個(gè)對象定位在一個(gè)相對于光源的位置

 

膜層類型
 

一個(gè)新的FRED文檔是與一些(xiē)常見的膜層類型一起預先加載的。标準膜層是96%透射，4%反射& Uncoated代表沒有(yǒu)鍍膜的基底。

此外，用戶可(kě)以創建如下類型的膜層：
 

 采樣膜層（不連續波長）

 普通(tōng)的采樣膜層（與波長，偏振和(hé)角度相關的）

 分層薄膜

 四分之一波長的單膜層

 偏振/波片膜層

 腳本膜層

 

材料
 

一個(gè)新的FRED文檔是與一些(xiē)常見的材料類型一起預先加載的。

 

 

此外，用戶可(kě)以創建下列類型的材料：

 采樣材料（不連續波長）

 不同類型的光學玻璃目錄庫（例如：Schott， Ohara，Corning......）

 不同類型的梯度折射率材料

 采樣雙折射/或光學活性材料

 腳本梯度折射率材料
 

光源
 

常見的光源類型可(kě)以從簡易光源列表中選擇。其中包括平行(xíng)平面波，點光源，高(gāo)斯TEM00模式激光光束和(hé)像散高(gāo)斯激光二極管光束。

 

 

光源特性也包括：

 總功率

 相幹性（非相幹或相幹）

 偏振态（非偏振或有(yǒu)特定屬性的偏振）

 多(duō)波長（明(míng)确定義或基于光譜定義）

 複制(zhì)陣列的位置

 

此外，用戶可(kě)以創建一個(gè)自定義的（Detailed Source）詳細光源，允許用戶控制(zhì)光源的所有(yǒu)參數(shù)包括：

 

 光線的位置

 光線的方向

 切趾功率和(hé)方向

 

詳細的光源還(hái)允許用戶從如LED制(zhì)造商中導入光線文件。
 

高(gāo)斯光束分解
為(wèi)什麽FRED這個(gè)特性非常有(yǒu)用：
 
不是所有(yǒu)的光線追迹軟件都能夠模拟相幹場(chǎng)的傳播。FRED可(kě)以做(zuò)到。
 
通(tōng)過采用GBD，FRED可(kě)以模拟激光系統，可(kě)以計(jì)算(suàn)出幹涉儀的幹涉圖樣，邊緣衍射效應，光纖耦合等。
 
基于模拟微米或納米尺度結構的FDTD，BPM和(hé)EME等第三方麥克斯韋解算(suàn)法技(jì)術(shù)，使用GBD允許可(kě)以允許其與FRED之間(jiān)實現數(shù)據共享。

高(gāo)斯光束分解(GBD)是一種用在FRED中，允許通(tōng)過光線追迹傳播相幹場(chǎng)的技(jì)術(shù)。它第一次是在1969年由J.A.Arnaud提出。
 

GBD算(suàn)法将secondary rays分配給每個(gè)“base ray”(參見下圖)，正是secondary和(hé)base的關系允許通(tōng)過光學系統場(chǎng)傳播計(jì)算(suàn)波前和(hé)場(chǎng)系數(shù)（Ex，Ey，Ez —real和(hé)imaginary）。

 

更多(duō)細節可(kě)以在FRED幫助/相幹光源概述頁面找到。

 

分析
 

FRED由許多(duō)不同的分析類型。

 輻射照度分布（功率/單位面積）

 強度分布（功率/單位立體(tǐ)角）

 3D點列圖

 位置點列圖，方向點列圖，偏振點列圖

 亮度，照度

 顔色分析

 标量/矢量場(chǎng)（振幅，相位，實部和(hé)虛部系統，波前）

 能量密度（功率/單位體(tǐ)積）

 找到最優焦點

 光纖耦合

 光線表面概述

 光線追迹路徑報告

 雜散光報告

 

一些(xiē)分析量例如輻照度3D圖查看器(qì)，允許用戶3D可(kě)視(shì)化數(shù)據，并允許用戶自定義橫截面。相比之下，一些(xiē)分析量是基于文本格式并顯示在FRED GUI的文本窗口（Text Window）。
 

 

 

FRED的光線追迹路徑報告和(hé)雜散光報告提供了每個(gè)獨特的光線路徑詳細報告，散射路徑和(hé)鬼像路徑允許快速理(lǐ)解和(hé)診斷模型。
 

腳本
 

FRED有(yǒu)一個(gè)集成的BASIC腳本語言，有(yǒu)超過2000種具體(tǐ)函數(shù)和(hé)子程序來(lái)運行(xíng)FRED。

 

用戶可(kě)以編寫腳本，創建/修改系統幾何，光源，膜層，散射模型等等...，以及自動化光線追迹和(hé)計(jì)算(suàn)。在樹(shù)狀文件夾窗口中Embedded Script提供了方便将存儲腳本在一個(gè)FRED文檔中。

 

此外，在FRED中還(hái)可(kě)以使用腳本語言來(lái)自定義如下類型：

 

 材料

 膜層

 散射模型

 優化變量和(hé)評價函數(shù)

 

ARNs

 

分析結果節點（ARNs）是存儲分析結果（數(shù)據）以及任何輔助（auxiliary）或用戶指定的信息分析。

 

每個(gè)ARN都指定了一個(gè)在創建上(shàng)的特定的節點數(shù)量，允許訪問、操作(zuò)和(hé)直接從FRED's樹(shù)形窗口或腳本語言顯示。Analysis Results Nodes是存儲在Analysis Results樹(shù)形文件下。