[培训]线下培训-杂散光分析与控制设计 [复制链接]

时间地点： Z%R^;8!~  
主办单位：讯技光电科技（上海）有限公司；苏州黉论教育咨询有限公司 .MlE1n'  
授课时间：2023年11月27（一）-29日（三）共3天 AM 9:00-PM 16:00 \mloR '  
授课地点：上海市嘉定区南翔银翔路819号中暨大厦18楼1805室 +L6d$+  
课程讲师：讯技光电高级工程师 AP%h!b5v  
课程费用：4800RMB(课程包含课程材料费、开票税金、午餐费用) clNP9
{  
课程简介： ?|\Lm3%J  
杂光理论和杂光问题研究要从以下几个方面探索：杂散光辐射理论，杂散光合格判定标准、系统杂光测试方法，杂光分析与软件，BSDF与测量数据，杂光抑制设计等。本课程介绍空间光学系统的杂散光来源，以及对红外光学系统成像质量的影响，在简化分析上，讨论了杂散光分析的物理模型，利用已有的光学系统模型讨论了杂散光计算和分析方法。用具体的模型说明杂散光分析和计算假设条件，为以后利用软件进行杂散光分析打下基础。RC望远镜系统，具体突出红外热辐射和冷反射计算，在以往的方法中我们通过计算点列图来实现，但存在诸多的缺陷，如环境与镜筒温度变化、计算量大等缺点，我们将从实际的积分公式出发进行该望远镜系统仿真。 Pl4d(2 7  
课程大纲： /Y:
Zqk3  
1. 杂散光介绍与术语 p
20Nk$.  
1.1 杂散光路径 O/Vue  
1.2 关键面和照明面 4tjRju?  
1.3杂光内部和外部杂散光 p WHu[Fu  
2. 基本辐射度量学-辐射 6%-2G@6d  
2.1 BSDF及其散射模型 Ai;Pht9qi  
2.2 TIS总散射概念 R#>E{[9  
2.3 PST(点源透射比) [aC(Ga}  
3. 杂散光分析中的光线追迹 1Jt%I'C?  
Alz#zBGb  
3.1 FRED软件光线追迹介绍 =[kv@
p  
3.2构建杂散光模型 S5JnJkNn  
定义光学和机械几何 S%2qB;uw  
定义光学属性 d<o  
3.3 光线追迹 N<x5:f#+  
使用光线追迹来量化收敛速度 J7ln6Y  
重点采样 _PF><ODX2  
反向光线追迹 $)3/N&GXR  
控制光线Ancestry以增加收敛速度 /_P`xm+=AC  
使用蒙特卡洛光线劈裂增加收敛速度 S(pfd2^  
使用GPU来进行追迹 y06
2/$*$  
RAM内存使用设置 UWHC]V?  
4.散射模型 |@RO&F  
4.1来自表面粗糙的散射 <OUAppH  
低频、中频、高频 4/b#$o<I?  
RMS粗糙度与BSDF的关系 2r,fF<WQ  
由PSD推导BSDF TR|; /yJ  
拟合BSDF测量数据 e(Verd:c  
4.2 来自划痕(光学损伤坑)的散射 7_RU*U^  
4.3 来自颗粒污染的散射 PA E)3  
来自球形颗粒中的散射（米氏散射理论） r"+ WUU  
颗粒密度函数模型 'py k  
案例：计算激光通过金属粉尘的吸收 DQSv'!KFO  
4.4 来自黑处理表面的散射 $aG'.0HW  
4.5 孔径衍射 WKG=d]5  
杂散光程序中的孔径衍射 (<12&=WxE  
衍射元件的衍射特性 -?uwlpm#  
案例：衍射杂散光分析 ^P[*yf  
5. 大气湍流散射 N`M5`=.  
6. 热辐射 tc[PJH&P  
红外热辐射的杂散光分析 ]@xc9tlG  
冷反射仿真 *M{1RMc  
7. 鬼像反射 x\*5A,w{c]  
鬼像反射 7Ny>W(8  
表面镀膜 ?@~FT1"6G  
表面镀AR增透膜的仿真 q9OIw1xQr*  
8. 光学设计中的杂散光控制 |^ qW   
8.1使用视场光阑 G 6][@q  
8.2减小孔径光阑和焦平面间的几何元件数量 Th8xh=F[  
8.3使用眩光光阑（Lyot stop） t/3veDh@  
8.4使用光瞳掩膜来阻止衍射及来自支柱的散射 !`SR$dnE  
8.5 使用滤光 [-l^,,E  
9. 挡板和冷窗的设计  *q^'%'  
9.1主挡板和冷屏的设计 o` e~1  
9.2 挡光环的设计 m'pihFR:f  
槽型挡光环 &rn,[w_F[  
挡板挡光环最佳孔径、深度、间隔 q+K`+& @\  
案例：望眼镜系统的挡板的优化 5+U~ZW0|+  
10. BSDF散射测量 (nBsf1l  
光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（上） O&}07(  
)T>a|.  
前 言 |Oo WGVc  
rTi.k  
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。 4EOu)#  
b^v.FK46G  
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。 F*a+&% Q  
*@O;IiSE  
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。
8}U/fQ~  
7B'0(70  
本书中存在的不足之处，敬请读者不吝指正。   }RD,JgmV  
R)#"Ab Z'  
     S`NH6?/uH  
目  录 5vS'Qhc  
!XK p_v  
第一章 FRED概述 1 UPbG_ #"wZ  
1.1 WHAT IS FRED？ 1 'HOt?lpu!  
1.2 FRED与传统软件之间有什么不同？ 1 Jap v<lV%  
1.3 FRED名词术语 2 }b1P!xb!A  
1.4 FRED用户界面 7 +ux,cx.U"  
第二章 光源 16 2hquE_1S[w  
2.1 简易光源 16 hRME;/r]X  
2.1.1 简易光源的建立 16 &)rm
v  
2.1.2 复杂光源(简易光源对话框内) 17 k(T/ydrw  
2.1.3 准直光源（平面波） 19 ^f
4qs  
2.1.4 激光二极管光束（像散高斯） 22 vwP83b0ov"  
2.1.5 激光光束（TEM00模式） 24 akaQ6DIdG  
2.1.6 点光源 27 AR&u9Y)I  
2.1.7 M2高斯光束 28 ,#s}nJ4  
2.1.8 相干光 32 Z{%h6""  
2.2 复杂光源 49 FQ);el'_V  
2.2.1复杂光源的创建与编辑 49 (Y-
7B  
2.2.2创建新的与编辑/查看复杂光源对话框 51 `>K;S!z  
2.2.3光源位置类型 51 `DEz ` D  
2.2.3.1位图 51 c: _l+CgeH  
2.2.3.2格子平面（创建新的与编辑/查看复杂光源对话框） 54 [~$9n_O94  
2.2.3.3六角形平面 55 'GAjx{gM  
2.2.3.4 字符串光源 56 N8:vn0ww  
2.2.3.5光源文件的输入 58 
y%43w4  
2.2.3.6随机平面 60 SC'fT!  
2.2.3.6随机字符串 60 U*)pUJ{&t  
2.2.3.7随机表面 62 !)ee{CwNc  
2.2.3.8随机体积 63 94H 6`  
2.2.3.9 用户定义的光线 65 g&v2=&aj  
2.2.4方向类型 68 92XzbbLp  
2.2.4.1像散焦距 68 yY8q{\
G  
2.2.4.2像散高斯光束 69 E{h  
2.2.4.3焦点到/来自一点 70 z~Gi/L
n  
2.2.4.4 多光源的角(平面波) 72 Fz-Bd*uS  
2.2.4.5 多光源的位置 73 !MoGdI-<r[  
2.2.4.6 角度范围内的随机方向（光线） 74 \ VJ3  
2.2.4.7 球体内的随机方向（光线） 76 ]
5B5J  
2.2.4.8 单向 77 )|3?7?X  
2.2.4.9 角度空间内构成六角形格子点的方向（光线） 79 *V5R[   
2.2.4.10 构成线性格子点的方向（光线） 80 4h?[NOA"  
2.2.4.11 激光二极管光束方向 81 Xn4U!<RT"  
2.2.4.12根据强度分布的随机光线方向 82 qY0p)`3!%  
2.2.4.13 M2激光束方向 83 {i3]3V"Xp  
2.3 光源标签 84 nT9B?P>  
2.3.1 相干 84 sAWUtJ  
2.3.2 位置/坐标 86 UP^{'eh  
2.3.3 偏振 88 v 6Tz7  
2.3.4 位置/方向 89 }>>BKn   
2.3.5 功率 93 Yaht<Hy  
2.3.6 视觉效果 94 9>%ti&_-jt  
2.3.7 波长 96 mZ'`XAS~;  
2.4 切趾光源 99 X&pK#=  
2.4.1 位置切趾 99 eA4@)6WP(  
2.4.1.1振幅/相位掩模板 99 u05Zg*.[  
2.4.1.1.2 掩膜板大小 101 3 rV)
JA  
2.4.1.2 高斯切趾 101 WL+
I)n8~  
2.4.1.3 R^n距离 104 ]^p6dbzWe  
2.4.1.4均匀 106 hr(E,TAe  
2.4.2 方向切趾 108 ?x=;?7
 
2.4.2.1 cos^n 或 sin^n 108 V'^Hn?1^  
2.4.2.2逆朗伯 110 ~+7q.XL$$K  
2.4.2.3高斯 113 b+9M? k"  
2.4.2.4郎伯 115 ESft:3xyw  
2.4.2.5取样（球形角） 118 7NE"+EP\{2  
2.4.2.6均匀 121 ?V3e;n  
2.4.3光线导入选项 123 ??Q'| r  
2.4.4数字化光源光谱 123 V)
=!pT
 
2.4.5部分相干 125 Z~CL|=  
2.4.6 场重新取样 125 S2'./!3yv  
2.4.7场重新取样（图形用户界面） 126 V*"-@  
第三章 几何体议题与例子 128 ssUWr=mD  
3.1 创建新曲面 129 3{O^q/R  
3.1.1 编辑/查看曲面 132 |gg6|,Bt4  
3.1.2 应用孔径，裁剪体与裁剪对象 134 >/9f>d?w^  
3.1.2.1裁剪体与裁剪对象 137 HM/2/ /  
3.1.2.2裁剪逻辑操作 139 mfc\w'  
3.1.3 应用位置 149 b
k44qL;8  
3.1.4 应用胶合 152 [< Bk% B5  
3.1.5 应用光栅 154 fucG
9B  
3.1.6 曲面类型 161 UOC>H%r~M?  
3.1.7 应用可视化属性 164 ^"STM'Zh  
3.1.8 应用曲面变形 166 uS`XWn<CSD  
3.1.9 材料 171 7VduewKX8  
3.1.10 散射特性 173 aEM2xrhy,  
3.1.11 辅助数据 180 4}E|CD/p
Z  
3.2 ASAP™导入 180 .zZee,kM  
3.3 CAD导入 182 $aDAD4mmm  
3.4创建几何实体 186 )!z<q}i5  
3.4.1 透镜导入 187 V{+'(<SV  
3.4.2 透镜及反射镜建立 190 V(3^ev/  
3.4.3 从目录中插入棱镜 193 T)?:
q  
3.4.4 棱镜 196 MH7 n@.t  
3.4.5 元件基元 200 E">FH>8K}  
3.4.6 布尔运算 207 Au~l O  
3.5 新自定义元件 211 jfF   
3.6 元件与自定义元件的比较 215 ?5-Y'(r  
3.7 方向余弦 216 wrI66R}@  
3.8 IGES对象类型标号和标题 217 4c^WQ>[  
第四章 曲线与基于曲线的曲面 225 jrk48z  
4.1 曲线 226 Mtq\xF,/+  
4.2 曲面类型 234 &m[ZpJ9  
4.3 复杂曲面孔径：孔径曲线集合 239 ]wb^5H  
4.4 曲线可视化 256 '-c *S]:r  
第五章 分析面及其实例 257 o{MF'B#  
5.1 创建分析平面 258 XT+V> HI  
5.2 光线选择标准 267 @ >_v/U'  
5.3 粘附分析平面 271 DXA<m2&64N  
5.4 探测器实体 274 F#Y9 @E  
5.5 分析面尺寸 279 cip5 -Z@8  
第六章 材料设定与定义 280 tZ\e:AAi  
6.1 材料定义 281 0])D)%B k  
6.2 材料类型 284 j}u b  
6.3 编辑/创建新取样材料 287 X\&CQiPS  
6.4 编辑/创建新模型材料 295 lgrD~Y (x  
6.5 添加体散射 300 XNbeYj  
6.5.1 Henyey-Greenstein散射 301 orBB
5JJ  
6.5.2 脚本体散射 303 :`Kv\w.  
6.6 材料吸收特性 305 ./5LV)_`  
6.7 光线追迹胶合层 308 8_$[SV$q  
第七章 镀膜 310 t^Z-0jH  
7.1 新建镀膜 311 gi {rqM  
7.2 应用光线控制和镀膜 318 u-</G-y  
7.3 编辑或创建新的一般取样镀膜 321 YF8
;s4  
7.4 编辑或创建新的薄膜层镀膜 330 cPunMHD  
7.5 未镀膜（裸露）曲面 338 {0L.,T~g+[  
7.6 编辑或创建新的偏光器/波片镀膜 342 )O+Vft&#  
7.7 取样镀膜（波长、R、T） 354 "t0l)P*C}  
7.8 1/4波单层镀膜 357 Z=R 6?jU*n  
7.9 脚本镀膜 358 t?Ku6Z'  
8.1新建散射属性 360 POXd,ON9  
8.2编辑/创建新散射模型 371 ~aBf.  
8.2.1散射模型 – ABg 371 @=<B8VPJd  
8.2.2散射模型 – 平滑黑色涂料 376 d!57`bVOd  
8.2.3散射模型 – Harvey-Shack 381 Q&5s,)w-  
8.2.4散射模型 – 朗伯型 388 /aV;EkyO,  
8.2.5散射模型 – Mie 393 ~#MXhhqB  
8.2.6散射模型 – 列表数据 404 wE~&Y
?^  
8.2.7散射模型 – K-系数 409 <S ae:m4  
8.2.8散射模型 – Phong 413 )B*D\9\Z  
8.2.9散射模型 – 薄片PSD 419 >;Ag7Ex  
8.2.10散射模型 – 漫反射二项式 422
@bRKJPU9)  
8.2.11散射模型 – 漫反射多项式 424 )WNw0cV}J>  
8.2.12散射模型 – 扩展 Harvey Shack 426 Efp[K}Z^$  
8.2.13散射模型 – 脚本散射 426 9QP-~V{$  
8.2.14散射模型 – 扩展脚本散射 430 /6y9u}  
第九章 光线追迹属性 432 6L<Y   
9.1 光线追迹控制 433 "%I<yUP]U  
9.2 默认光线追迹控制 440 ]A=yj@o$xN  
9.2.1默认光线追迹控制 – 允许全部 440 w%1-_;.aU6  
9.2.2默认光线追迹控制 – 暂停全部 444
O\J{4EB@.  
9.2.3默认光线追迹控制 – 反射光谱 448 N?EeT}m_  
9.2.4默认光线追迹控制 –透射光谱 452 sEymwpm9  
9.3 高级光线追迹 456 6%^A6U  
9.4 光线追迹菜单命令 462 <EKTFHJ!  
第十章 光谱 463 1SF8D`3  
10.1创建光谱命令 464 p!o-+@ava  
10.2光谱概述 465 z[Ah9tM%  
10.2.1黑体 466 prEI9/d"  
10.2.2高斯 468 70<{tjyc  
10.2.3采样 469 #HDP ha  
w2H^q
3*  
9^+E$V1@  
光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（下） D_q"|D$SB  
e_YTh^wU  
_]v@Dq VP  
Hp>_:2O8s  
目  录 %
(1Jt"9|  
第十一章 数字化工具： 472 6]r#6c%  
镀膜、材料、光源光谱与曲线 472 OF}."a  
第十二章 重点采样 480 _vJ(F  
12.1 如何进行重点采样 480 D"msD"  
12.2 自动计算散射重点采样 483 d`UK mj  
12.3 分析散射重点采样对话框 485 :85QwN]\  
第十三章 表面类型 488 []jbzVwS2  
第十四章 波分解 550 <v6W l\  
第十五章 FRED内的不同主题 556 EQtYb"_  
15.1 偏振引起的色分离 556 ?bAv{1dvT=  
15.2 高等孔径对话框 560 .?`8B9w  
15.3 圆形/正方形区域值对话框 563 3#?53s  
15.4 实体阵列对话框 565 =w!2R QB  
15.5 拟合数据到漫射二项式/多项式函数对话框 571 ~ o=
kW2Y  
15.6 傅立叶变换分析 574 .ah[!O  
15.7 生成IES输出对话框 575 ]D&U}n  
15.8 全局脚本变量对话框 582 "$/1.SX;]  
15.9 胶合曲面对话框 583 E!RlH3})  
15.10 追迹目标光线对话框 586 7|xu)zYB  
15.11 搜索供应商目录对话框 589 Bg[_MDWc-P  
15.12 创建/编辑透镜 591 F/PH=Dk  
15.13 新材料对话框 601 9;Q|" T  
15.14 材料表/选择对话框 606 Eunmc  
15.16 新镜面 607 |xF!3GGms  
第十六章 FRED菜单命令 612 v@4vitbG9  
16.1 文件 612 H$V`,=H  
16.2 编辑 635 GExr] 2r  
16.3 视图 637 E{P94Phv  
16.4 工具 642 ^T*!~K8A  
16.5 3D视图 655 Vr@tSc&  
16.6 光线追迹 679 Qz89=#W  
16.7 创建 697 Ob{Tn@  
16.8 分析 717 6RG63+G  
16.9 优化 762 vjzG H*  
16.10 帮助 768  `-JVz{z  
第十七章 图形参数设置 776 W] WH4.y  
17.1 图轴标记对话框 776 ][KlEE>W2  
17.2 镀膜图设置对话框 777 @?jtB  
17.3 BSDF 3D图设置对话框 779 M0g=gmau  
17.4 改变FRED图，轴和可视化属性 783 YG /@=Z.  
17.5 背景网格对话框 797 G`;\"9t5h  
第十八章 – 范例 803 ]j!pK4  
例1 – FRED内的MTF计算 803 l3*GQ~m7  
例2 – 若丹明荧光粉（一种红色荧光粉）6G 810 Y/5(BK)  
例3 – 偏振分离颜色 816 5$$#d_Gj  
例4 – 反向散射 820 
?6]B6  
例5 – 光纤耦合 823 peHjKK  
例6 – PETZVAL（匹兹伐）系统鬼像分析实例 853 lMH~J8U3  
例7 – 卡塞格伦望远镜 872 Sl-9im1  
例8 – LED发光颜色优化 908 D2GF4%|  
例9 – 创建一个衍射光学元件 916 B&7NF}CF2  
例10 – FRED脚本教程 924 9|3sNFGX  
第十九章 – 排错驱动器与显卡问题 930 d"@ /{O^1  
第二十章 – FRED与SAFENET兼容 935