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FRED
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FRED的实例教程
用于模拟相干性的FRED工具
■ 相干光源
FRED包括许多默认相干光源，包括：平面波、点光源和激光光束。一种详细的光源菜单可以轻松、方便的自定义光源。
■ 高斯光线尺寸点列图
高斯光束可以在任何平面上显示，显示每个基准光线和它的1/e2椭圆，便于光束发散度和采样的分析和故障排除。
■ 光线状态概要
显示每一光线的状态，使其易于进行故障排除和诊断光线的错误。
■ 相干场重新采样
对标量场在空间上重新采样可以避免相干光的错误和表面的采样不足。
■ 相干场分析
显示标量或极化矢量场的幅度、能量、相位和波前图。
■ 波前计算
具有Zernike分解能力的波前分析和绘图。
■ 部分相干性
对于特定的应用，可以执行部分相干光源和分析。
目录
简介
FRED基础：相干性建模
锁定FRED特点：相干场重采样
相干光源定义
高斯光线尺寸点列图工具
光线状态
相干场重新采样
相干标量场分析
FRED中部分相干性示例：衍射仪
简介
模拟光线的相干特性非常意义的。当用FRED模拟相干系统时，用户应该对FRED进行相干计算的方法有一个大致的了解，它是利用高斯光束分解（GBD）的一种一般形式。本应用描述了一些在使用FRED时基本的相干建模方法和注意事项，以及一个应用于ThorLabs扩束器的相干场重新采样特性的一个示例，最后，衍射仪用于演示一个部分相干性模型。
FRED基础：相干性建模
FRED关于激光光束的追迹采用高斯光束分解技术（Gaussian beam decomposition，GBD）来传输相干场，最早由Arnaud 在1969年提出，是一组高斯光束子波(beamlet)可以合成任意的复数场。
展开 相比之下，一些分析量是基于文本格式并显示在FRED GUI的文本窗口（Text Window）。
FRED的光线追迹路径报告和杂散光报告提供了每个独特的光线路径详细报告，散射路径和鬼像路径允许快速理解和诊断模型。
为什么FRED这个特性非常有用：
在激光系统，照明，成像行业中，FRED可以为各种应用程序提供相关数据。各种报告和诊断工具允许用户了解系统的性能和模型的准确性。光线追迹路径报告和杂散光报告为用户提供了快速了解其光学模型工具。
脚本
FRED有一个集成的BASIC脚本语言，有超过2000种具体函数和子程序来运行FRED。
用户可以编写脚本，创建/修改系统几何，光源，膜层，散射模型等等...，以及自动化光线追迹和计算。在树状文件夹窗口中Embedded Script提供了方便将存储脚本在一个FRED文档中。
为什么FRED这个特性非常有用：
脚本语言是共同的BASIC语言-用户不需要专门学习针对FRED的脚本语言。此外，它是一个全功能的语言，允许用户编写数组，for循环，子程序，函数等。
编译脚本语言意味着运行脚本，执行许多指令，例如经过数百万光线一个接一个的循环是可能的。
2000+FRED命令允许用户使用脚本语言就可以自动运行FRED流程，而在FRED中使用的脚本可能只需要几行代码。
用户可以编写代码来为他们的脚本提供一个图形用户界面，并且因为FRED允许用户将其自己的按钮放置在FRED工具栏上，用户有能力扩展软件的功能。
展开 FRED Optimum
FRED Optimum 是 FRED 高级版本。它包含了内置的混合优化模块，并且拥有利用当今计算机高性能的多核处理器来增强光线追迹的能力。
FRED Optimum 的混合优化不同于透镜设计软件的优化。FRED 的新混合全面优化运算是非序列性的。允许多个变量同时优化，拥有 fractional weighting 性能以连接变量和利用多种内置优化函数，加上用户自定义的脚本可以应对特殊需要。混合运算拥有对在 FRED 中直接内建的或者从 CAD 软件中导入的NURBS 表面进行全面优化的能力。优化方案允许用户完全地控制变量、优化函数和优化方法，可以解决复杂的照明设计问题。
FRED内置优化模块是其他 Non-sequential软件绝无仅有的优化功能，这也是FRED软件的重大突破！
FRED MPC
FRED MPC是FRED GPU高速版本。
它拥有使用GPU进行光线生成，光线追迹和分析的能力，可以快速、精确的显示光机光线追迹和分析的结果，运算速度有很大的提升。FRED MPC可以使用GPU核心进行线性缩放，可以进行基于GPU的分布式计算，也可以进行3D模型的渲染。
BASIC脚本编辑功能
FRED有一内建模块---BASIC脚本语言，超过了1500+的脚本命令可以更好地扩展程序目前还未能提供的一些功能，其支持创建和修改几何模型、光源、镀膜、材料、散射模型以及进行光线追迹和计算分析，这些都有用户自定义的脚本模板。此外，客户端-服务器自动化使用COM可以实现FRED与Microsoft Excel和Matlab软件的相互调用。FRED图形用户界面和BASIC脚本语言相结合则意味着软件的功能可以应用于更广的领域。
展开 3、设置正确的功率和单位
取决于导入的光线文件的格式，FRED可以读取并为LED光源分配一个功率值，在弹出的窗口中显示功率的设置。可以查询LED数据表来验证该值，因为厂商通常会针对不同功率的LED提供单个光线文件。如果光线文件中没有指明功率大小，则默认值为1。可以在Detailed Source（详细光源）的Power（功率）标签中输入光源功率。FRED定义功率的单位有瓦特、流明或任意单位。图3显示了LED模型，白色绘制的是新定义的光源光线。
图3：从光线文件中导入光线的LED模型
4、数字化光谱
FRED有一个易于使用的数字化工具，它可以从一张BMP或JPEG格式的图中提取光谱数据点，如图4所示。数字化的光谱可以被分配给光源。每个FRED文档都有专门用于创建、管理、和绘制光谱的文件夹。光谱可指定为高斯，黑体或采样。采样的光谱类型是数字化光谱的一个合适选择。
图4、基于数据表中光谱能量分布曲线的Amber LUXEON LED光谱的数字化。
5、模型验证
FRED极坐标网格计算的强度与数据表提供的角分布结果对比，可用于验证LED模型。FRED中Directional Analysis Entity（直接分析实体）可以用来分析。该DAE是专为光线过滤、计算和在球形极坐标网格上显示光强数据设计的。图5显示了Lumileds LUXEON Rebel的角分布图（左）与相应的FRED模型分布（右）良好的一致性。
图5：LUXEON Rebel LED的角分布图，（左）厂商提供的图，（右）FRED仿真的图。
展开 FRED如何显示辐照度或热辐射图？
默认条件下，FRED使用3图颜色面板显示辐照度或热成像图。左上图是一个等距的伪彩色图，显示了在选择的分析面上单位面积的功率。右边有一个比例尺显示了图中的功率等级。右上角和右下角的面板是左上角面板的横截面。点击左上图的任何部位会在水平和垂直方向创建三维图的一个横截面；该位置处的位置和辐照度信息显示在左上角面板的左下角处。茶壶系统的辐照度图如图10所示。
图10 茶壶系统的辐照度图
只考虑一个面板，在那个面板上双击鼠标左键可以放大该图。上面板正处于透视图模式，为了创建一个二维图，点击鼠标右键弹出绘图选项，选择perspective view来创建一个如图11所示的二维图。
图11茶壶的热影像二维图模式
6. FRED在热应用中如何定义散射表面？
散射体文件夹包含了默认的和可选择的用户输入的散射模型，可以应用到FRED中的任何表面。每个模型计算出合适的基于光入射角和局部表面法向方向的三维的双向散射分布函数（BSDF）。BSDF可替换的定义是双向反射分布（BRDF）和双向透射分布函数（BTDF）。
FRED具有三个默认散射模型：黑朗伯（4％反射率漫射黑色），白朗伯（96％反射率漫射白色）和Harvey-Shack（抛光表面）。此外，参数化散射模型在FRED中同样是可用的：黑色涂料（TIS），ABg，表面颗粒（Mie）和Phong。不止一个散射模型类型可以应用到一个表面。图12是创建一个自定义散射定义的对话框菜单，注意到FRED最新的散射定义是一个脚本化的BSDF函数，在这里用户定义了一个散射方程。FRED允许或禁止每个当前应用到该表面的光线追迹控制的反射和透射的散射元件。
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FRED的相关专题、标签、搜索
FRED的最新内容
摘要：
目前，FRED温度敏感性的评价可使用脚本语言实现。本文演示了一个双折射材料的折射率随温度变化而变化脚本。
双折射简介：
双折射（birefringence）是指一条入射光线产生两条折射光线的现象。
光学工程仿真软件FRED3个月前
FRED近场衍射
FRED可以模拟近场衍射效应，如下图例子中干涉图样。
FRED偏振和双折射
FRED可以设置双折射材料、极化光源和偏振片等，并且可以模拟偏振干涉现象。如下图是红宝石激光经过双折射材料后形成的典型的偏振干涉图样。
FRED Optimum
FRED Optimum 是 FRED 高级版本。
FRED用于LED建模
CAD导入
■ FRED可以导入IGES和STEP格式CAD模型，允许光学和机械元件的快速集成。
■ 一些LED厂商网上提供CAD文件，如Cree，OSRAM，Philips Lumileds，Bridgelux。
光线文件导入
■ 可以将光线文件可以动态地加载到FRED的光源定义中。
步骤一、首先, 从FRED光源库中选取一颗LED作为光源。
步骤二、导入由CAD软件设计的指针文件，并将指针和盖子的材料特性赋予成PMMA。
步骤三、追迹由LED发出的10000条光线
光从指示器出射的外观
步骤四、追迹由LED发出的10000条光线
由指针顶面出射的伪彩色能量图
FRED在杂散光分析中的应用3个月前
FRED 怎样显示弥散斑图
FRED以光线颜色来显示弥散斑。在图8中，我们可以很容易的发现，鬼像的光线集中在未镀膜信号周围并且以蓝色表示，右边是有镀膜的完善透镜系统。
图8 图1中的双胶合透镜系统所成的弥散斑图
6. FRED中如何查看辐照度图？
FRED以四块面板呈现辐照度图。
FRED在LED照明系统中的应用3个月前
FRED完全能够模拟LED的任何一种特性，包括光谱，能量和发射角特性。外加 FRED的性能通过简单设定在每一方向数目和间隔实现LEDs阵列，这使得FRED成为一款完美的可以分析系统中每一颗LED性能的产品。
熟练的运用杂散光分析工具，比如Photon Engineering 的 FRED 程序，使得这些比较可以实现。之前，这种比较和一致程度，要么太难，要么根本无法实现。
侧入光式的背光模块3个月前
请问FRED这套软件针对一般光源侧入光式的背光模块是否可以详细仿真光源透过LGP上面油墨印刷后的光源轨迹(整个面的光均匀度)？LGP上会印刷光学级油墨点(Pattern)，我们会控制Pattern直径的大小，来控制整个背光模块的均匀性，是否有侧入光式的范例(LGP Pattern 光学仿真轨迹)？
Ans:可以，光学仿真软件-FRED可以进行侧入光式的背光模块仿真分析。
用FRED模拟沃拉斯顿棱镜偏振器4个月前
FRED中的双折射材料
在使用双折射材料创建元件之前，理解他们在FRED中如何定义的是很有用的。通过使用“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”作为材料类型，指定若干波长处的寻常和非寻常折射率，单轴晶体的轴向量，我们就定义了一个双折射材料。
FRED如何调用Matlab？4个月前
在FRED脚本编辑界面找到参考.
2. 找到Matlab Automation Server Type Library
3.
