时间地点：
iu{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
DvWBvs, 授课时间：2023年11月27（一）-29日（三）共3天 AM 9:00-PM 16:00
0o/;cBH
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
A7QT4h&6 课程讲师：讯技光电高级工程师
['(qeS@5O 课程费用：4800RMB(课程包含课程材料费、开票税金、午餐费用)
d Np %=gIj 课程简介：
"4XjABJ4' 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。
D*L@I@
[ 课程大纲：
uJ"#j
X 1. 杂散光介绍与术语
X>dQK4!R 1.1 杂散光路径
8?~>FLWTXZ 1.2 关键面和
照明面
tT`S"
9T 1.3杂光内部和外部杂散光
P'$2%P$8:~ 2. 基本辐射度量学-辐射
Tu:lIy~A 2.1 BSDF及其散射模型
`DSDu Jw% 2.2 TIS总散射概念
YloE4PAY7 2.3 PST(点源透射比)
aeMj4|{\ 3. 杂散光分析中的光线追迹
P'}EZ' 
6heK8*.T 3.1 FRED软件光线追迹介绍
=>*}qen 3.2构建杂散光模型
k8Dk;N 定义光学和机械几何
*4 m]UK 定义光学属性
e 23& d 3.3 光线追迹
"+Ks# 使用光线追迹来量化收敛速度
!rx5i 重点采样
RCkmxO;b& 反向光线追迹
yFo8 x[ 控制光线Ancestry以增加收敛速度
w&U28"i> 使用蒙特卡洛光线劈裂增加收敛速度
s]vsD77& 使用GPU来进行追迹
V\Lh(zPt RAM内存使用设置
Xk^<}Ep)c 4.散射模型
o/U}G,| G 4.1来自表面粗糙的散射
+MS*YpPW 低频、中频、高频
QIwO _ [Q RMS粗糙度与BSDF的关系
x}C$/ 7^ 由PSD推导BSDF
Ow 0~sFz 拟合BSDF测量数据
_)CCD33$ 4.2 来自划痕(光学损伤坑)的散射
^b&hy&ag 4.3 来自颗粒污染的散射
RG1#\d-fE 来自球形颗粒中的散射（米氏散射理论）
L#V e [ 颗粒密度函数模型
\KEmfCx'n 案例：计算
激光通过金属粉尘的吸收
q:_-#u 4.4 来自黑处理表面的散射
*E@as 4.5 孔径衍射
+5ql`C 杂散光程序中的孔径衍射
N,)rrBD 衍射元件的衍射特性
ZA4sEVHW 案例：衍射杂散光分析
GyE5jh2 5. 大气湍流散射
~@^ pX*%i 6. 热辐射
*XXa 9z 红外热辐射的杂散光分析
Ob'[W;p)[w 冷反射仿真
]:6IW: 7. 鬼像反射
i piS= 鬼像反射
O|;|7fCB\ 表面镀膜
5t-(MY 表面镀AR增透膜的仿真
%e:
hVU 8.
光学设计中的杂散光控制
P\X$fD 8.1使用视场光阑
G!GGT?J 8.2减小孔径光阑和焦平面间的几何元件数量
uCFpH5> 8.3使用眩光光阑（Lyot stop）
O sIvW'$\ 8.4使用光瞳掩膜来阻止衍射及来自支柱的散射
Xt*h 2& 8.5 使用滤光
S?H
qrf7< 9. 挡板和冷窗的设计
\p iz Vt 9.1主挡板和冷屏的设计
xqVIw!J?/} 9.2 挡光环的设计
;;17 #T2 槽型挡光环
]T<RC\o 挡板挡光环最佳孔径、深度、间隔
P= 26! b 案例：望眼镜系统的挡板的优化
uQkFFWS 10. BSDF散射测量
有兴趣可以扫码加微联系
C It@xi#I
光学工程仿真软件－FRED操作手册（上、下册）
+_fxV|}P 光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（上）
dqL)q 3 M-f; ,> 前 言
|A
u+^#:; 6$+F5T 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。
L6 pw'1' DTV"~>@ 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。
$Jy1=/W& vP&JL ~ 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。
^X?3e1om JLxAk14lc 本书中存在的不足之处，敬请读者不吝指正。
cCy*?P@ XCZNvL G 
z!\)sL/" 作者
讯技光电科技有限公司
目 录
GA)t!Xg^ 7gbu7"Qc 第一章 FRED概述 1
8<g9 ~L 1.1 WHAT IS FRED？ 1
X[ iQ%Y$/n 1.2 FRED与传统软件之间有什么不同？ 1
bu r0?q 1.3 FRED名词术语 2
4}HY= 0Um 1.4 FRED用户界面 7
RS[QZOoW} 第二章 光源 16
czp}-{4X 2.1 简易光源 16
sZPA(N? 2.1.1 简易光源的建立 16
h-:te9p6>4 2.1.2 复杂光源(简易光源对话框内) 17
w> gB&59r 2.1.3 准直光源（平面波） 19
LZ*ZXFIg 2.1.4 激光二极管光束（像散高斯） 22
ER$qL"H
U 2.1.5 激光光束（TEM00模式） 24
|"EQyV 2.1.6 点光源 27
H(j983 2.1.7 M2高斯光束 28
V> @+&q 2.1.8 相干光 32
eB *0}) 2.2 复杂光源 49
T|Fl$is 2.2.1复杂光源的创建与编辑 49
f+W %X 2.2.2创建新的与编辑/查看复杂光源对话框 51
<@2g.+ 9 2.2.3光源位置类型 51
jG &gd <^ 2.2.3.1位图 51
(\NZ)Ys 2.2.3.2格子平面（创建新的与编辑/查看复杂光源对话框） 54
/jv4# 9 2.2.3.3六角形平面 55
' e06QMp@ 2.2.3.4 字符串光源 56
).1 F0T 2.2.3.5光源文件的输入 58
S6Fn(%T+9 2.2.3.6随机平面 60
pbePxOG 2.2.3.6随机字符串 60
2i_k$- 2.2.3.7随机表面 62
S U$U 2.2.3.8随机体积 63
%oE3q>S$en 2.2.3.9 用户定义的光线 65
Mu]1e5^] 2.2.4方向类型 68
_"0Bg3Y 2.2.4.1像散焦距 68
w0L+S j db 2.2.4.2像散高斯光束 69
h#rziZ( 2.2.4.3焦点到/来自一点 70
DNl '}K1W 2.2.4.4 多光源的角(平面波) 72
6#/v:;bF 2.2.4.5 多光源的位置 73
#Z]l 4d3{T 2.2.4.6 角度范围内的随机方向（光线） 74
1x~dsM;q 2.2.4.7 球体内的随机方向（光线） 76
%gE*x
# 2.2.4.8 单向 77
z<9wh2*M 2.2.4.9 角度空间内构成六角形格子点的方向（光线） 79
U0X? ~ 1 2.2.4.10 构成线性格子点的方向（光线） 80
w4e(p 3 2.2.4.11 激光二极管光束方向 81
%ryYa 2.2.4.12根据强度分布的随机光线方向 82
aaODj> 2.2.4.13 M2激光束方向 83
a8laP N 2.3 光源标签 84
VwrHD$ 2.3.1 相干 84
B)}.%G* 2.3.2 位置/坐标 86
?m>!P@
M 2.3.3 偏振 88
48Z0aA~+ 2.3.4 位置/方向 89
-'mTSJ.} 2.3.5 功率 93
UiLi y?EJ 2.3.6 视觉效果 94
(TJ )Y7E 2.3.7 波长 96
OkaN VT B 2.4 切趾光源 99
rsgTd\b 2.4.1 位置切趾 99
=9AX\2w*H; 2.4.1.1振幅/相位掩模板 99
QlCs ,bT 2.4.1.1.2 掩膜板大小 101
"MNI_C#{ 2.4.1.2 高斯切趾 101
nkn4VA?" 2.4.1.3 R^n距离 104
~SN * 2.4.1.4均匀 106
oi:!YVc 2.4.2 方向切趾 108
\T]'d@Wyd 2.4.2.1 cos^n 或 sin^n 108
\DC0` 2.4.2.2逆朗伯 110
yhSbX4Q 2.4.2.3高斯 113
dF<GuS;l5 2.4.2.4郎伯 115
jZ\a :K? 2.4.2.5取样（球形角） 118
M6o"|\ 2.4.2.6均匀 121
U+FI^Xrt# 2.4.3光线导入选项 123
]d]rV
`RF 2.4.4数字化光源光谱 123
r?j2%M\ 2.4.5部分相干 125
lr L:v~g 2.4.6 场重新取样 125
@n Oj6b 2.4.7场重新取样（图形用户界面） 126
;bhD:$NB X 第三章 几何体议题与例子 128
E6zSM l5b 3.1 创建新曲面 129
7`_`V&3s 3.1.1 编辑/查看曲面 132
J70r` 3.1.2 应用孔径，裁剪体与裁剪对象 134
o3OtG#g2 3.1.2.1裁剪体与裁剪对象 137
X&14;lu%p 3.1.2.2裁剪逻辑操作 139
GI _.[ 3.1.3 应用位置 149
#l?E2
U4WL 3.1.4 应用胶合 152
#Li6RSeW 3.1.5 应用光栅 154
O-jpS?@ 3.1.6 曲面类型 161
l1I\khS 3.1.7 应用可视化属性 164
[;RO= 3.1.8 应用曲面变形 166
o;5 ns 3.1.9 材料 171
\\UOpl 3.1.10 散射特性 173
gql^Inx< 3.1.11 辅助数据 180
cWS 0B $$ 3.2 ASAP™导入 180
s i=m5$V 3.3 CAD导入 182
2{;~Bg d 3.4创建几何实体 186
DO{Lj# @ 3.4.1 透镜导入 187
O=;}VZ<9 3.4.2 透镜及反射镜建立 190
;5PBZ<w 3.4.3 从目录中插入棱镜 193
RR9G$}WS( 3.4.4 棱镜 196
nc/F@HCB 3.4.5 元件基元 200
dlJc~| 3.4.6 布尔运算 207
e WWtMnq 3.5 新自定义元件 211
F+ Q(^Nk 3.6 元件与自定义元件的比较 215
Sxzt |{ 3.7 方向余弦 216
, |G~PC8 3.8 IGES对象类型标号和标题 217
0n-S%e5 第四章 曲线与基于曲线的曲面 225
& \>. j| 4.1 曲线 226
e` {F7rd: 4.2 曲面类型 234
@h)Z8so 4.3 复杂曲面孔径：孔径曲线集合 239
3K{G =WE$ 4.4 曲线可视化 256
G A+#'R
第五章 分析面及其实例 257
jWNF3\ 5.1 创建分析平面 258
w6&p4Jw/H? 5.2 光线选择标准 267
f)# rBAkt 5.3 粘附分析平面 271
~A$y-Dt'
5.4 探测器实体 274
m4~>n( 5.5 分析面尺寸 279
/n-!dXi 第六章 材料设定与定义 280
+b_o2'' 6.1 材料定义 281
_Qd C V` 6.2 材料类型 284
YE;Tpji 6.3 编辑/创建新取样材料 287
>#[,OU} N 6.4 编辑/创建新模型材料 295
-a\[`JHi 6.5 添加体散射 300
%k i^XB86 6.5.1 Henyey-Greenstein散射 301
_?rL7oTv 6.5.2 脚本体散射 303
SodYb 6.6 材料吸收特性 305
S\<nCkE^ 6.7 光线追迹胶合层 308
T7# }& > 第七章 镀膜 310
y^[?F>wB 7.1 新建镀膜 311
o_R_ 7.2 应用光线控制和镀膜 318
" rU
2g 7.3 编辑或创建新的一般取样镀膜 321
n =qu?xu 7.4 编辑或创建新的薄膜层镀膜 330
A w"Y_S8. 7.5 未镀膜（裸露）曲面 338
Hkzx(yTi 7.6 编辑或创建新的偏光器/波片镀膜 342
>e M> Y@8= 7.7 取样镀膜（波长、R、T） 354
Gph:'3
*X 7.8 1/4波单层镀膜 357
Cc&SHG*R 7.9 脚本镀膜 358
,,+iPGa< 8.1新建散射属性 360
:sA$LNj} 8.2编辑/创建新散射模型 371
PQvpJFpb~h 8.2.1散射模型 – ABg 371
, .]1N :
8.2.2散射模型 – 平滑黑色涂料 376
/ ei(Q'pc[ 8.2.3散射模型 – Harvey-Shack 381
|] cFsB#G 8.2.4散射模型 – 朗伯型 388
G7SmlFn? 8.2.5散射模型 – Mie 393
K'U8f t*_ 8.2.6散射模型 – 列表数据 404
+[Bl@RHe^ 8.2.7散射模型 – K-系数 409
u{8:VX 8.2.8散射模型 – Phong 413
hOj(*7__ 8.2.9散射模型 – 薄片PSD 419
'y%*W:O 8.2.10散射模型 – 漫反射二项式 422
H7CWAQPfj 8.2.11散射模型 – 漫反射多项式 424
=g{Hs1W 8.2.12散射模型 – 扩展 Harvey Shack 426
`"h[Xb#A`b 8.2.13散射模型 – 脚本散射 426
OOZxs?pR 8.2.14散射模型 – 扩展脚本散射 430
O)%s_/UX 第九章 光线追迹属性 432
V(wANvH 9.1 光线追迹控制 433
"Ta"5XW 9.2 默认光线追迹控制 440
<_3 OiU= w 9.2.1默认光线追迹控制 – 允许全部 440
5ggsOqH 9.2.2默认光线追迹控制 – 暂停全部 444
%_.
fEFy07 9.2.3默认光线追迹控制 – 反射光谱 448
?.Lq`~T` 9.2.4默认光线追迹控制 –透射光谱 452
?5j} &Y3 9.3 高级光线追迹 456
AQjf\i 9.4 光线追迹菜单命令 462
^,{ r[} 第十章 光谱 463
S1U>Q~ZPA 10.1创建光谱命令 464
$SfYO!n7Q 10.2光谱概述 465
Dks "(0g 10.2.1黑体 466
} e]tn) 10.2.2高斯 468
t{Wu5<F: 10.2.3采样 469
|Sr
:CGh$d] + j]' ybpMT" 光学工程仿真软件－FRED操作手册 全新改版（下）
'7JM/AcC#K A@ZsL 
2bAH ) = ukc<yc].+? 目 录
Ni n7AOO 第十一章 数字化工具： 472
se*!OiOt 镀膜、材料、光源光谱与曲线 472
=^mBj?(V7 第十二章 重点采样 480
MeDlsO 12.1 如何进行重点采样 480
{]Ec :6 12.2 自动计算散射重点采样 483
[! Zyp` : 12.3 分析散射重点采样对话框 485
#b>D^=NV>) 第十三章 表面类型 488
zbAyYMtEk
第十四章 波分解 550
W.nr&yiQ 第十五章 FRED内的不同主题 556
V6kJoSyde 15.1 偏振引起的色分离 556
)-^[;:B\k" 15.2 高等孔径对话框 560
z 8<" 15.3 圆形/正方形区域值对话框 563
\pVNJ y$`< 15.4 实体阵列对话框 565
Dd'J"|jF38 15.5 拟合数据到漫射二项式/多项式函数对话框 571
#ba 7r
]Xu 15.6 傅立叶变换分析 574
Y3g<%6 15.7 生成IES输出对话框 575
'J8Ga<s7C 15.8 全局脚本变量对话框 582
'Esz #@R 15.9 胶合曲面对话框 583
( 9(NP_s 15.10 追迹目标光线对话框 586
"{x+ \Z\ 15.11 搜索供应商目录对话框 589
,:xses*7 15.12 创建/编辑透镜 591
k-I U}|Xz 15.13 新材料对话框 601
=3|5=ZU034 15.14 材料表/选择对话框 606
#Q/xQ`+|. 15.16 新镜面 607
YQ`8 8 z 第十六章 FRED菜单命令 612
i|!W;2KL5 16.1 文件 612
/)<Xoa 16.2 编辑 635
t#2 szr+ 16.3 视图 637
jqQG n"! 16.4 工具 642
PQXCT|iJ 16.5 3D视图 655
+6s6QeNS8 16.6 光线追迹 679
thSXri?kl 16.7 创建 697
d,E2l ~s 16.8 分析 717
juEH$7N ! 16.9 优化 762
IgEVz^W?h 16.10 帮助 768
l4AXj q2 第十七章 图形参数设置 776
"c*#Z P 17.1 图轴标记对话框 776
WDF6.i ? 17.2 镀膜图设置对话框 777
J<Mu Wgx& 17.3 BSDF 3D图设置对话框 779
!SThK8j$7 17.4 改变FRED图，轴和可视化属性 783
XGAR8= tic 17.5 背景网格对话框 797
<;hy-Q()D 第十八章 – 范例 803
^C~t)U 例1 – FRED内的MTF计算 803
y4,t=Gq7^ 例2 – 若丹明荧光粉（一种红色荧光粉）6G 810
Erm]uI9` 例3 – 偏振分离颜色 816
K~A@>~vFb 例4 – 反向散射 820
~j[mM E} 例5 – 光纤耦合 823
t;W'<.m_ 例6 – PETZVAL（匹兹伐）系统鬼像分析实例 853
>'v {o{k|C 例7 – 卡塞格伦望远镜 872
h 3V;
J 例8 – LED发光颜色优化 908
}[: i!t.m 例9 – 创建一个衍射光学元件 916
D<lV WP 例10 – FRED脚本教程 924
o $Z]qhq 第十九章 – 排错驱动器与显卡问题 930
+T HBPEq 第二十章 – FRED与SAFENET兼容 935
