FRED功能演示

幾何元件類(lèi)型 

 

1. 透鏡：可以由半徑、曲率或焦距/彎曲因子進(jìn)行指定�？讖娇梢允菆A形、橢圓或矩形。

 

2. 反射鏡：可以由半徑，曲率或焦距，中心厚度，材料及圓形、橢圓或矩形外邊界和可選的中心孔進(jìn)行指定。

 

3. 棱鏡：多種常見(jiàn)的棱鏡類(lèi)型是可使用的，每個(gè)類(lèi)型都有自己的一組設置選項。

 

4. 自定義元件：由多個(gè)表面和曲線(xiàn)組成的自定義幾何形狀可以使用這個(gè)元件類(lèi)型。

 

5. 元件基元：由最小的一組參數定義常用的實(shí)體類(lèi)型。

 

6. 元件合成：允許創(chuàng )建復雜的實(shí)體幾何圖形，通過(guò)加、交叉、減布爾運算來(lái)合成元件基元。 
 

上圖：使用元件基元和布爾運算在FRED界面創(chuàng )建一個(gè)復雜的幾何圖形（Sample Files/Geometry /geometryOpticalMouse.frd）

 

位置/方向

 

在任何其他組件的坐標系統中，FRED都可以定位任何組件（裝配，部件，元件，表面，曲線(xiàn)或光源等）的位置。

 

此外，FRED可以在任何時(shí)刻很方便地將任何實(shí)體的坐標系統轉換成其他任何類(lèi)型的坐標系統。
 

上圖：通過(guò)設置起始坐標系統將這個(gè)對象定位在一個(gè)相對于光源的位置

 

膜層類(lèi)型
 

一個(gè)新的FRED文檔是與一些常見(jiàn)的膜層類(lèi)型一起預先加載的。標準膜層是96%透射，4%反射& Uncoated代表沒(méi)有鍍膜的基底。

此外，用戶(hù)可以創(chuàng )建如下類(lèi)型的膜層：
 

 采樣膜層（不連續波長(cháng)）

 普通的采樣膜層（與波長(cháng)，偏振和角度相關(guān)的）

 分層薄膜

 四分之一波長(cháng)的單膜層

 偏振/波片膜層

 腳本膜層

 

材料
 

一個(gè)新的FRED文檔是與一些常見(jiàn)的材料類(lèi)型一起預先加載的。

 

 

此外，用戶(hù)可以創(chuàng )建下列類(lèi)型的材料：

 采樣材料（不連續波長(cháng)）

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

 不同類(lèi)型的梯度折射率材料

 采樣雙折射/或光學(xué)活性材料

 腳本梯度折射率材料
 

光源
 

常見(jiàn)的光源類(lèi)型可以從簡(jiǎn)易光源列表中選擇。其中包括平行平面波，點(diǎn)光源，高斯TEM00模式激光光束和像散高斯激光二極管光束。

 

 

光源特性也包括：

 總功率

 相干性（非相干或相干）

 偏振態(tài)（非偏振或有特定屬性的偏振）

 多波長(cháng)（明確定義或基于光譜定義）

 復制陣列的位置

 

此外，用戶(hù)可以創(chuàng )建一個(gè)自定義的（Detailed Source）詳細光源，允許用戶(hù)控制光源的所有參數包括：

 

 光線(xiàn)的位置

 光線(xiàn)的方向

 切趾功率和方向

 

詳細的光源還允許用戶(hù)從如LED制造商中導入光線(xiàn)文件。
 

高斯光束分解
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
 
不是所有的光線(xiàn)追跡軟件都能夠模擬相干場(chǎng)的傳播。FRED可以做到。
 
通過(guò)采用GBD，FRED可以模擬激光系統，可以計算出干涉儀的干涉圖樣，邊緣衍射效應，光纖耦合等。
 
基于模擬微米或納米尺度結構的FDTD，BPM和EME等第三方麥克斯韋解算法技術(shù)，使用GBD允許可以允許其與FRED之間實(shí)現數據共享。

高斯光束分解(GBD)是一種用在FRED中，允許通過(guò)光線(xiàn)追跡傳播相干場(chǎng)的技術(shù)。它第一次是在1969年由J.A.Arnaud提出。
 

GBD算法將secondary rays分配給每個(gè)“base ray”(參見(jiàn)下圖)，正是secondary和base的關(guān)系允許通過(guò)光學(xué)系統場(chǎng)傳播計算波前和場(chǎng)系數（Ex，Ey，Ez —real和imaginary）。

 

更多細節可以在FRED幫助/相干光源概述頁(yè)面找到。

 

分析
 

FRED由許多不同的分析類(lèi)型。

 輻射照度分布（功率/單位面積）

 強度分布（功率/單位立體角）

 3D點(diǎn)列圖

 位置點(diǎn)列圖，方向點(diǎn)列圖，偏振點(diǎn)列圖

 亮度，照度

 顏色分析

 標量/矢量場(chǎng)（振幅，相位，實(shí)部和虛部系統，波前）

 能量密度（功率/單位體積）

 找到最優(yōu)焦點(diǎn)

 光纖耦合

 光線(xiàn)表面概述

 光線(xiàn)追跡路徑報告

 雜散光報告

 

一些分析量例如輻照度3D圖查看器，允許用戶(hù)3D可視化數據，并允許用戶(hù)自定義橫截面。相比之下，一些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(xiàn)追跡路徑報告和雜散光報告提供了每個(gè)獨特的光線(xiàn)路徑詳細報告，散射路徑和鬼像路徑允許快速理解和診斷模型。
 

腳本
 

FRED有一個(gè)集成的BASIC腳本語(yǔ)言，有超過(guò)2000種具體函數和子程序來(lái)運行FRED。

 

用戶(hù)可以編寫(xiě)腳本，創(chuàng )建/修改系統幾何，光源，膜層，散射模型等等...，以及自動(dòng)化光線(xiàn)追跡和計算。在樹(shù)狀文件夾窗口中Embedded Script提供了方便將存儲腳本在一個(gè)FRED文檔中。

 

此外，在FRED中還可以使用腳本語(yǔ)言來(lái)自定義如下類(lèi)型：

 

 材料

 膜層

 散射模型

 優(yōu)化變量和評價(jià)函數

 

ARNs

 

分析結果節點(diǎn)（ARNs）是存儲分析結果（數據）以及任何輔助（auxiliary）或用戶(hù)指定的信息分析。

 

每個(gè)ARN都指定了一個(gè)在創(chuàng )建上的特定的節點(diǎn)數量，允許訪(fǎng)問(wèn)、操作和直接從FRED's樹(shù)形窗口或腳本語(yǔ)言顯示。Analysis Results Nodes是存儲在A(yíng)nalysis Results樹(shù)形文件下。