幾何元件類型
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
FRED有很多常用的光學(xué)元件和幾何形狀，可以添加到模型里面。FRED可以很容易地讓用戶創(chuàng)建復(fù)雜、真實(shí)渲染的幾何圖形。此外，Element Primitives（元件基元）允許用戶使用類似于CAD程序的建模方式，創(chuàng)建實(shí)體及執(zhí)行布爾運(yùn)算來定義模型。
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：多種常見的棱鏡類型是可使用的，每個(gè)類型都有自己的一組設(shè)置選項(xiàng)。
4. 自定義元件：由多個(gè)表面和曲線組成的自定義幾何形狀可以使用這個(gè)元件類型。
5. 元件基元：由最小的一組參數(shù)定義常用的實(shí)體類型。
6. 元件合成：允許創(chuàng)建復(fù)雜的實(shí)體幾何圖形，通過加、交叉、減布爾運(yùn)算來合成元件基元。
上圖：使用元件基元和布爾運(yùn)算在FRED界面創(chuàng)建一個(gè)復(fù)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(biāo)系統(tǒng)中，F(xiàn)RED都可以定位任何組件（裝配，部件，元件，表面，曲線或光源等）的位置。
此外，F(xiàn)RED可以在任何時(shí)刻很方便地將任何實(shí)體的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成其他任何類型的坐標(biāo)系統(tǒng)。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
FRED允許在任何坐標(biāo)系統(tǒng)定義對象的位置和方向。這意味著用戶不需要知道單個(gè)對象的全局位置。
此外，分組實(shí)體通過集成在同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中用戶可以快速操作整個(gè)裝配，而無需對每個(gè)對象進(jìn)行更改。
上圖：通過設(shè)置起始坐標(biāo)系統(tǒng)將這個(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文檔是與一些常見的膜層類型一起預(yù)先加載的。標(biāo)準(zhǔn)膜層是96%透射，4%反射& Uncoated代表沒有鍍膜的基底。
此外，用戶可以創(chuàng)建如下類型的膜層：
采樣膜層（不連續(xù)波長）
普通的采樣膜層（與波長，偏振和角度相關(guān)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
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
用戶所需的實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)可以使用這些選項(xiàng)快速和非常容易的準(zhǔn)確模擬。使用FRED內(nèi)置的BASIC腳本語言可以靈活的讓用戶自定義膜層。
材料
一個(gè)新的FRED文檔是與一些常見的材料類型一起預(yù)先加載的。
此外，用戶可以創(chuàng)建下列類型的材料：
采樣材料（不連續(xù)波長）
不同類型的光學(xué)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(xué)活性材料
腳本梯度折射率材料
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
用戶所需的實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)可以使用這些選項(xiàng)快速和非常容易的準(zhǔn)確模擬。使用FRED內(nèi)置的BASIC腳本語言可以靈活的讓用戶自定義材料。
光源
常見的光源類型可以從簡易光源列表中選擇。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（明確定義或基于光譜定義）
復(fù)制陣列的位置
此外，用戶可以創(chuàng)建一個(gè)自定義的（Detailed Source）詳細(xì)光源，允許用戶控制光源的所有參數(shù)包括：
光線的位置
光線的方向
切趾功率和方向
詳細(xì)的光源還允許用戶從如LED制造商中導(dǎo)入光線文件。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
簡易光源類型允許用戶快速建立共同光源。詳細(xì)光源類型給予用戶靈活性來創(chuàng)造更少的共同性，自定義光束類型。
高斯光束分解
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
不是所有的光線追跡軟件都能夠模擬相干場的傳播。FRED可以做到。
通過采用GBD，F(xiàn)RED可以模擬激光系統(tǒng)，可以計(jì)算出干涉儀的干涉圖樣，邊緣衍射效應(yīng)，光纖耦合等。
基于模擬微米或納米尺度結(jié)構(gòu)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(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
高斯光束分解(GBD)是一種用在FRED中，允許通過光線追跡傳播相干場的技術(shù)。它第一次是在1969年由J.A.Arnaud提出。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
不是所有的光線追跡軟件都能夠模擬相干場的傳播。FRED可以做到。
通過采用GBD，F(xiàn)RED可以模擬激光系統(tǒng)，可以計(jì)算出干涉儀的干涉圖樣，邊緣衍射效應(yīng)，光纖耦合等。
基于模擬微米或納米尺度結(jié)構(gòu)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(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
GBD算法將secondary rays分配給每個(gè)“base ray”(參見下圖)，正是secondary和base的關(guān)系允許通過光學(xué)系統(tǒng)場傳播計(jì)算波前和場系數(shù)（Ex，Ey，Ez —real和imaginary）。
更多細(xì)節(jié)可以在FRED幫助/相干光源概述頁面找到。
分析
FRED由許多不同的分析類型。
輻射照度分布（功率/單位面積）
強(qiáng)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(biāo)量/矢量場（振幅，相位，實(shí)部和虛部系統(tǒng)，波前）
能量密度（功率/單位體積）
找到最優(yōu)焦點(diǎn)
光纖耦合
光線表面概述
光線追跡路徑報(bào)告
雜散光報(bào)告
一些分析量例如輻照度3D圖查看器，允許用戶3D可視化數(shù)據(jù)，并允許用戶自定義橫截面。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的光線追跡路徑報(bào)告和雜散光報(bào)告提供了每個(gè)獨(dú)特的光線路徑詳細(xì)報(bào)告，散射路徑和鬼像路徑允許快速理解和診斷模型。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
在激光系統(tǒng)，照明，成像行業(yè)中，F(xiàn)RED可以為各種應(yīng)用程序提供相關(guān)數(shù)據(jù)。各種報(bào)告和診斷工具允許用戶了解系統(tǒng)的性能和模型的準(zhǔn)確性。光線追跡路徑報(bào)告和雜散光報(bào)告為用戶提供了快速了解其光學(xué)模型工具。
腳本
FRED有一個(gè)集成的BASIC腳本語言，有超過2000種具體函數(shù)和子程序來運(yùn)行FRED。
用戶可以編寫腳本，創(chuàng)建/修改系統(tǒng)幾何，光源，膜層，散射模型等等...，以及自動(dòng)化光線追跡和計(jì)算。在樹狀文件夾窗口中Embedded Script提供了方便將存儲(chǔ)腳本在一個(gè)FRED文檔中。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
腳本語言是共同的BASIC語言-用戶不需要專門學(xué)習(xí)針對FRED的腳本語言。此外，它是一個(gè)全功能的語言，允許用戶編寫數(shù)組，for循環(huán)，子程序，函數(shù)等。
編譯腳本語言意味著運(yùn)行腳本，執(zhí)行許多指令，例如經(jīng)過數(shù)百萬光線一個(gè)接一個(gè)的循環(huán)是可能的。
2000+FRED命令允許用戶使用腳本語言就可以自動(dòng)運(yùn)行FRED流程，而在FRED中使用的腳本可能只需要幾行代碼。
用戶可以編寫代碼來為他們的腳本提供一個(gè)圖形用戶界面，并且因?yàn)镕RED允許用戶將其自己的按鈕放置在FRED工具欄上，用戶有能力擴(kuò)展軟件的功能。
此外，在FRED中還可以使用腳本語言來自定義如下類型：
材料
膜層
散射模型
優(yōu)化變量和評價(jià)函數(shù)
ARNs
分析結(jié)果節(jié)點(diǎn)（ARNs）是存儲(chǔ)分析結(jié)果（數(shù)據(jù)）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(chuàng)建上的特定的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，允許訪問、操作和直接從FRED's樹形窗口或腳本語言顯示。Analysis Results Nodes是存儲(chǔ)在Analysis Results樹形文件下。
為什么FRED這個(gè)特性非常有用：
ARNs給用戶一個(gè)有組織且方便的方式來查看與FRED文檔相關(guān)的數(shù)據(jù)。實(shí)際上一個(gè)特別的應(yīng)用是可使用腳本語言來操控ARNs。例如將兩個(gè)ARNs文件中的數(shù)據(jù)合在一起是非常簡單的操作。
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