时间地点：
W Zm8!Y 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
+ xO3<u 授课时间：2023年11月27（一）-29日（三）共3天 AM 9:00-PM 16:00
A%HIfSzQBS 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
|N%
l
at 课程讲师：讯技光电高级工程师
Xq03o#-p+ 课程费用：4800RMB(课程包含课程材料费、开票税金、午餐费用)
58 HA* w 课程简介：
6w;`A9G[YI 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。
@6tczU}ak 课程大纲：
3di;lzGq 1. 杂散光介绍与术语
%=9o'Y,4 1.1 杂散光路径
Z_xQ2uH$: 1.2 关键面和
照明面
-6s:D/t1' 1.3杂光内部和外部杂散光
*pSnEWwE 2. 基本辐射度量学-辐射
2EZ7Vdz2 2.1 BSDF及其散射模型
'@ Y@Fs 2.2 TIS总散射概念
,f>9oOqqA 2.3 PST(点源透射比)
ncOgSj7e 3. 杂散光分析中的光线追迹
*A W v 
Qkx*T9W 3.1 FRED软件光线追迹介绍
ej&.tNvq 3.2构建杂散光模型
saP%T~ 定义光学和机械几何
8>#ZU]cG 定义光学属性
Nc{&AV8Y_v 3.3 光线追迹
#)xlBq4cZ 使用光线追迹来量化收敛速度
Ys}^ hy 重点采样
Y
z&!0Hfd 反向光线追迹
x[0hY0 ?[M 控制光线Ancestry以增加收敛速度
r(uo-/7z 使用蒙特卡洛光线劈裂增加收敛速度
BO7HJF)a 使用GPU来进行追迹
iz ^uj RAM内存使用设置
;hO6 p
4.散射模型
BlU&=;#r5> 4.1来自表面粗糙的散射
!E?+1WDS0 低频、中频、高频
nb=mY&q}~ RMS粗糙度与BSDF的关系
}EkL[H! 由PSD推导BSDF
'G>XI;g 拟合BSDF测量数据
M.}J SDt 4.2 来自划痕(光学损伤坑)的散射
P658
XKE 4.3 来自颗粒污染的散射
!37I2*+4 来自球形颗粒中的散射（米氏散射理论）
1uj~/M 颗粒密度函数模型
0Atha>w^o~ 案例：计算
激光通过金属粉尘的吸收
S sW<,T 4.4 来自黑处理表面的散射
[1kQ-Ko` 4.5 孔径衍射
|e2s\?nB0S 杂散光程序中的孔径衍射
u%z'.#r; a 衍射元件的衍射特性
d/OP+yzgZ 案例：衍射杂散光分析
vVvF e~y] 5. 大气湍流散射
l`N#~ <. 6. 热辐射
DMG'8\5C 红外热辐射的杂散光分析
S%}G 8Ty 冷反射仿真
S9}I 7. 鬼像反射
B!x#|vGXL 鬼像反射
YlbX_h2S" 表面镀膜
hIV]ZYbH 表面镀AR增透膜的仿真
\zg R]| 8.
光学设计中的杂散光控制
i5 6Rd b 8.1使用视场光阑
$ MH;v_ 'a 8.2减小孔径光阑和焦平面间的几何元件数量
5Ex[}y9L` 8.3使用眩光光阑（Lyot stop）
u uwJ- 8.4使用光瞳掩膜来阻止衍射及来自支柱的散射
x
cAs }y} 8.5 使用滤光
8} :$=n4& 9. 挡板和冷窗的设计
EF\OM?R 9.1主挡板和冷屏的设计
IS(F_< . 9.2 挡光环的设计
RVwS<g)~1 槽型挡光环
oJQS&3;/r 挡板挡光环最佳孔径、深度、间隔
1-? i*C 案例：望眼镜系统的挡板的优化
?<3 d
Fb 10. BSDF散射测量
有兴趣可以扫码加微联系
bH/4f93Nb
光学工程仿真软件－FRED操作手册（上、下册）
I]W7FZ=o 光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（上）
r1-MO`6 9 |<Li[ 前 言
vkhPE(f ?.<
Qgd 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。
J(d+EjC tmS2%1o 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。
mwLf) xt0' Mi|13[p{ 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。
)GVTa4}p (BP p2^ 本书中存在的不足之处，敬请读者不吝指正。
WJONk_WAc l3 F$5n 
K)>F03=uE 作者
讯技光电科技有限公司
目 录
: stHc,
OXQA(%MK 第一章 FRED概述 1
^_@[1'^ 1.1 WHAT IS FRED？ 1
}YdC[b$j^ 1.2 FRED与传统软件之间有什么不同？ 1
oOND]> 1.3 FRED名词术语 2
TxF^zx\ 1.4 FRED用户界面 7
;-~E !_$ 第二章 光源 16
PVlC j 2.1 简易光源 16
oX:&;KA 2.1.1 简易光源的建立 16
V{oFig 6 2.1.2 复杂光源(简易光源对话框内) 17
e16H @ 2.1.3 准直光源（平面波） 19
"Tser*i ) 2.1.4 激光二极管光束（像散高斯） 22
/+% aS PQ 2.1.5 激光光束（TEM00模式） 24
tkk8b6%h?p 2.1.6 点光源 27
sS
?A<D 2.1.7 M2高斯光束 28
q1u$Sm 2.1.8 相干光 32
V~ KWy@7 2.2 复杂光源 49
su=MMr> 2.2.1复杂光源的创建与编辑 49
Yh1nXkA!V 2.2.2创建新的与编辑/查看复杂光源对话框 51
{f `Y\_r$@ 2.2.3光源位置类型 51
H ;=^
W 2.2.3.1位图 51
bi+M2 8m 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
fn
'n'X| 2.2.3.3六角形平面 55
Yz0fOX 2.2.3.4 字符串光源 56
HoAg8siQ 2.2.3.5光源文件的输入 58
9;6)b 0=$ 2.2.3.6随机平面 60
<bhGpLh-E 2.2.3.6随机字符串 60
%/e'6g< 2.2.3.7随机表面 62
SS%Bde&<{ 2.2.3.8随机体积 63
h?/E /> 2.2.3.9 用户定义的光线 65
Q?1.GuF 2.2.4方向类型 68
kJuG haO 2.2.4.1像散焦距 68
}(u:K}8 2.2.4.2像散高斯光束 69
r- $xLe7a 2.2.4.3焦点到/来自一点 70
)C?H m^ # 2.2.4.4 多光源的角(平面波) 72
eC<RM Q4 2.2.4.5 多光源的位置 73
S>T ;`, 2.2.4.6 角度范围内的随机方向（光线） 74
({Md({| 2.2.4.7 球体内的随机方向（光线） 76
;
k. @= 2.2.4.8 单向 77
x1g-@{8]j 2.2.4.9 角度空间内构成六角形格子点的方向（光线） 79
)=}qAVO8 2.2.4.10 构成线性格子点的方向（光线） 80
D>{`I' 2.2.4.11 激光二极管光束方向 81
;6hoG( 3
+ 2.2.4.12根据强度分布的随机光线方向 82
~
i+XVo 2.2.4.13 M2激光束方向 83
~;$QSO\2h 2.3 光源标签 84
o N A ]G] 2.3.1 相干 84
SW}Rkr\e 2.3.2 位置/坐标 86
HN`qMGW^ 2.3.3 偏振 88
%,vq@..^ 2.3.4 位置/方向 89
~{{S<S
v 2.3.5 功率 93
u
`xQC / 2.3.6 视觉效果 94
Cx~;oWZ 2.3.7 波长 96
s'N < 2.4 切趾光源 99
[7 P C\ 2.4.1 位置切趾 99
AlDp+"| 2.4.1.1振幅/相位掩模板 99
,\
1X\ 2.4.1.1.2 掩膜板大小 101
S+.>{0!S" 2.4.1.2 高斯切趾 101
U 5j4iz' 2.4.1.3 R^n距离 104
&8i$`6wY 2.4.1.4均匀 106
t=}]4&Yp 2.4.2 方向切趾 108
*ilVkV"U 2.4.2.1 cos^n 或 sin^n 108
}[|9vF"g.y 2.4.2.2逆朗伯 110
|$IL:W6 2.4.2.3高斯 113
u8JH~b 2.4.2.4郎伯 115
LyvR].p=5* 2.4.2.5取样（球形角） 118
M .6BFC 2.4.2.6均匀 121
y-H9fWi8Y& 2.4.3光线导入选项 123
'vt Jl 2.4.4数字化光源光谱 123
7=yM 40 2.4.5部分相干 125
;|XX ^ 2.4.6 场重新取样 125
>G!=lLy R 2.4.7场重新取样（图形用户界面） 126
+ @fEw 第三章 几何体议题与例子 128
xPm{'J+b~ 3.1 创建新曲面 129
O 95gdxc 3.1.1 编辑/查看曲面 132
|H5GWZ
O{^ 3.1.2 应用孔径，裁剪体与裁剪对象 134
bnL!PsG$K, 3.1.2.1裁剪体与裁剪对象 137
c ZYvP 3.1.2.2裁剪逻辑操作 139
]pB5cq7o 3.1.3 应用位置 149
w3
vZ}1| 3.1.4 应用胶合 152
]Kjt@F"; 3.1.5 应用光栅 154
p8j4Tc5tQ> 3.1.6 曲面类型 161
E7R%G OH 3.1.7 应用可视化属性 164
LFi{Q{ E) 3.1.8 应用曲面变形 166
4 0
u
tmC 3.1.9 材料 171
0s//&'*Q 3.1.10 散射特性 173
,< P"\W 3.1.11 辅助数据 180
Lbrn8,G\ 3.2 ASAP™导入 180
))d qC l 3.3 CAD导入 182
?m 5"|f\ 3.4创建几何实体 186
PtQ[({d3R 3.4.1 透镜导入 187
_\IA[-C+O 3.4.2 透镜及反射镜建立 190
!jB}}&Ii 3.4.3 从目录中插入棱镜 193
W. {+0xx 3.4.4 棱镜 196
?1r;6 3.4.5 元件基元 200
7]?y
_%kT 3.4.6 布尔运算 207
}U>K>"AZl 3.5 新自定义元件 211
v~AshmP 3.6 元件与自定义元件的比较 215
f-i5tnh 3.7 方向余弦 216
WQCnkP 3.8 IGES对象类型标号和标题 217
$;=^|I4E 第四章 曲线与基于曲线的曲面 225
D,p 2MBr 4.1 曲线 226
s =:LS 4.2 曲面类型 234
73!NoDxb 4.3 复杂曲面孔径：孔径曲线集合 239
zobFUFx 4.4 曲线可视化 256
%/\sn<6C} 第五章 分析面及其实例 257
tkptm%I _
5.1 创建分析平面 258
Q:
-& 5.2 光线选择标准 267
kc$ W"J@ 5.3 粘附分析平面 271
Cz 5U 5.4 探测器实体 274
a 01s'9Be 5.5 分析面尺寸 279
| *ZM{$ 第六章 材料设定与定义 280
]==7P;_- 6.1 材料定义 281
9k62_]w@6 6.2 材料类型 284
< <0[PJ 6.3 编辑/创建新取样材料 287
Z?[ R;V1j 6.4 编辑/创建新模型材料 295
KMfIp:~ 6.5 添加体散射 300
@Jd eOL; 6.5.1 Henyey-Greenstein散射 301
l_04b]; 6.5.2 脚本体散射 303
,'Y KL", 6.6 材料吸收特性 305
2\64~a^ 6.7 光线追迹胶合层 308
vnbY^ASdw 第七章 镀膜 310
u#u/uS " 7.1 新建镀膜 311
c"CR_ 7.2 应用光线控制和镀膜 318
l(3PxbT 7.3 编辑或创建新的一般取样镀膜 321
*h?}~!AjY 7.4 编辑或创建新的薄膜层镀膜 330
7 ,?ai6{ 7.5 未镀膜（裸露）曲面 338
Y*lc ~X 7.6 编辑或创建新的偏光器/波片镀膜 342
wS$ 'gKA6 7.7 取样镀膜（波长、R、T） 354
$@^\zg1n 7.8 1/4波单层镀膜 357
I
WT|dA > 7.9 脚本镀膜 358
k'F*uS
8.1新建散射属性 360
_E 0yzkS 8.2编辑/创建新散射模型 371
Fm&f 8.2.1散射模型 – ABg 371
]I/* J^ 8.2.2散射模型 – 平滑黑色涂料 376
-`spu) 8.2.3散射模型 – Harvey-Shack 381
c*[aIqj 8.2.4散射模型 – 朗伯型 388
d"3x 1 1| 8.2.5散射模型 – Mie 393
(IHR {m 8.2.6散射模型 – 列表数据 404
:SMf
(E 5 8.2.7散射模型 – K-系数 409
%F-yF N" 8.2.8散射模型 – Phong 413
?a, `{1m0\ 8.2.9散射模型 – 薄片PSD 419
J1M9) , 8.2.10散射模型 – 漫反射二项式 422
P()&?C 8.2.11散射模型 – 漫反射多项式 424
\q!TI x 8.2.12散射模型 – 扩展 Harvey Shack 426
"f3mi[ 8.2.13散射模型 – 脚本散射 426
/ a}N6KUi 8.2.14散射模型 – 扩展脚本散射 430
K-.%1d@$y 第九章 光线追迹属性 432
}HbUB$5 9.1 光线追迹控制 433
':\bn:; 9.2 默认光线追迹控制 440
??hKsjNAm0 9.2.1默认光线追迹控制 – 允许全部 440
mMu+MXTk< 9.2.2默认光线追迹控制 – 暂停全部 444
Yu[MNX ;G 9.2.3默认光线追迹控制 – 反射光谱 448
]E.FBGT 9.2.4默认光线追迹控制 –透射光谱 452
X,8Zn06M 9.3 高级光线追迹 456
nhm#_3!6A 9.4 光线追迹菜单命令 462
uE,T Ea 9; 第十章 光谱 463
3-0 jxx( 10.1创建光谱命令 464
i3(5
' 10.2光谱概述 465
`'(@"-L:7 10.2.1黑体 466
U+ D# 10.2.2高斯 468
eXLdb- 10.2.3采样 469
/bC@^Y&} :.-KM7tDI1 c qb6] 光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（下）
oq>jCOVh
{pRa%DF 
r24
s_ ^#w9!I{4. 目 录
_39VL 第十一章 数字化工具： 472
6 l"4F6 镀膜、材料、光源光谱与曲线 472
{@"
F/G+ 第十二章 重点采样 480
$S/WAw,/ 12.1 如何进行重点采样 480
0o.h{BN 12.2 自动计算散射重点采样 483
p .~5k 12.3 分析散射重点采样对话框 485
-)ri,v{:c 第十三章 表面类型 488
8l?@ o 第十四章 波分解 550
NfCo)C -t 第十五章 FRED内的不同主题 556
s2+_`Ogg 15.1 偏振引起的色分离 556
kZ^wc . 15.2 高等孔径对话框 560
p+2%LYR u 15.3 圆形/正方形区域值对话框 563
^(qR({cX 15.4 实体阵列对话框 565
[S.zWPX9{ 15.5 拟合数据到漫射二项式/多项式函数对话框 571
p5nrPL 15.6 傅立叶变换分析 574
z5f3T D6, 15.7 生成IES输出对话框 575
) Z:maz 15.8 全局脚本变量对话框 582
G1,u{d-_ 15.9 胶合曲面对话框 583
;O .;i,#Z 15.10 追迹目标光线对话框 586
$M4C4_oPy 15.11 搜索供应商目录对话框 589
xaIe7.Z"xo 15.12 创建/编辑透镜 591
b h5 C 15.13 新材料对话框 601
Dx P65wU 15.14 材料表/选择对话框 606
/w*HxtwFmD 15.16 新镜面 607
1eS@ihkP 第十六章 FRED菜单命令 612
V4g vKWc 16.1 文件 612
E3_ 5~> 16.2 编辑 635
8PRB_ny 16.3 视图 637
sR$/z9w 16.4 工具 642
o-AAx#@ 16.5 3D视图 655
j6rwlwN 16.6 光线追迹 679
\AD|;tA\vE 16.7 创建 697
R"71)ob4 16.8 分析 717
z8PV&o 16.9 优化 762
ixF 16.10 帮助 768
MWn []'TpH 第十七章 图形参数设置 776
C9` x"$ 17.1 图轴标记对话框 776
1~ *JenV- 17.2 镀膜图设置对话框 777
<QK2Wc_}-" 17.3 BSDF 3D图设置对话框 779
QnH~'
k 17.4 改变FRED图，轴和可视化属性 783
_^w^tfH] 17.5 背景网格对话框 797
t lmfDQD 第十八章 – 范例 803
3.04Toq! 例1 – FRED内的MTF计算 803
]= 5D98B 例2 – 若丹明荧光粉（一种红色荧光粉）6G 810
_M[T8 "e( 例3 – 偏振分离颜色 816
*3y:Wv T> 例4 – 反向散射 820
/gLi(Uw 例5 – 光纤耦合 823
p-%m/d? 例6 – PETZVAL（匹兹伐）系统鬼像分析实例 853
}RkD7 例7 – 卡塞格伦望远镜 872
"Ze<dB#,Y 例8 – LED发光颜色优化 908
-$j|&l 例9 – 创建一个衍射光学元件 916
Io)@u~y z 例10 – FRED脚本教程 924
]1KF3$n0 第十九章 – 排错驱动器与显卡问题 930
a#P{ [ 第二十章 – FRED与SAFENET兼容 935
