FRED光学工程软件简介

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]FRED作为光机一体化的开发平台，可以用在光学设计过程中的每一个环节，包括最初的概念验证，整合光学设计和机械设计，对虚拟原型进行全面分析，对模型参数进行快速公差分析和优化，以及将供应商的目录集成到软件中以供加工和系统调试。它的显示窗口为3D实体显示工作平台，具备快速的光线追迹功能，并且可以同时允许127核CPU进行多线程运算及支持多节点分布式计算和GPU计算。

应用领域

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]FRED 应用领域非常广泛，只要是几何光学可分析的系统皆可使用 FRED 来分析、模拟。常见的应用领域为：照明系统、导光管、投影系统、激光、干涉、杂散光、鬼影分析、生物医学、其它光学系统原型之系统设计等等，无论是简易或是复杂的成像与非成像系统结构，FRED都可以准确的建构及分析。

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功能特色

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•全面透析光机系统设计
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•照明与非成像系统设计
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•杂散光与鬼像分析
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•相干光束传播模拟
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•自发热辐射分析
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•公差分析与系统调试
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•显卡快速光线追迹

技术指标

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]1)可进行PSF、MTF、点列图、三阶像差、光程差、杂散光路径、重点采样、鬼像、PST与关键被照面、冷反射、红外热成像分析。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]2)可分析光学系统的三阶像差、波像差、振幅、相位、能量等光信息。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]3)真实三维模型渲染和实时显示窗口，可以直观快速的找到整机装配中不匹配等常见问题。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]4)具有快速的序列与非序列光线追迹能力，光线追迹数量数没有限制。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]5)内置混合优化功能，可进行局部和伪全局优化。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]6)14+BSDF散射模型，可用来仿真机械元件的表面散射，支持散射数据的导入和拟合。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]7) 使用高斯分解技术仿真相干及衍射光学系统，可以处理相干光、偏振态，如激光光源、相干、衍射、光纤耦合分析、部分相干光等。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]8)支持VB脚本编程，实现二次功能扩展。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]9)多软件接口，可导入其他光学软件（Zemax、CodeV、OSLO）进行整个光机系统性能评价，可直接导入著名的薄膜设计软件Essential Macleod、Optilayer设计数据。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]10)可以导入导出CAD结构，导入无破损。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]11)拥有GPU显卡追迹计算的能力，可进行上亿条光线的快速追迹。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]12)可支持127核CPU的多线程运算能力，并支持分布式计算。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]13)可与FDTD Solutions 的矢量场数据交换，来处理宏光学系统和微结构光学。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]14)COM服务器/客户端支持与Matlab、VB等程序相互调用。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]15)拥有多种体散射模型，并支持脚本自定义散射模型，支持荧光粉、光学元件内部缺陷的散射模型等。

FRED版本的对比

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FRED 标准版	FRED 优化版	FRED高速版
w%`S>+kX& 功能特色： ;v]C8}L^ ①用于模型渲染、构建和验证的 3D 图形界面 Os[z>H? ②从ZEMAX、CODE V和 OSLO导入镜头 ;Lfn&2G ③CAD导入/导出（IGES、STEP、 OBJ） !4cCq_ ④提供最新的供应商目录 $A~aNI ⑤非序列和序列光线追迹 %m6qL ⑥相干光传输 cu1!WD ⑦最多可达17个CPU线程计算	AB%i\|t 包括 FRED 标准版功能之外，还包括： DC).p'0VL ①多变量优化能力 O\Y*s ②参数灵敏度分析 <[ dt2)%L> ③系统配置管理器 '['%b ④参数拾取 TqN@l\ ⑤分布式计算 k+[oYd ⑥多达 127 个 CPU 线程上的多线程计算	XS2/U<sd 包括 FRED 标准版和 FRED 优化版功能之外，还包括： -,*m\Fe} ①光线追迹速度提高 150 倍 p}==aNZK ②支持 GPU的大规模并行计算 L %acsb} ③随 GPU数量进行线性扩展 91R7Rrne ④使用 GPU光线追迹和分析进行分布式计算 q<.k:v& ⑤3D 场景光线追迹渲染

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精准度对比案例

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]詹姆斯·韦伯太空望远镜杂散光建模（参考文献：Stray light modeling of the James Webb Space Telescope (JWST) Integrated Science Instrument Module (ISIM)
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Scott O. Rohrbach, Ryan G. Irvin, Lenward T. Seals, Dennis L. Skelton. SPIE Optical Engineering + Applications, San Diego, California, 2016）

电脑配置推荐

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•FRED只运行在Windows上，我们推荐Windows10或Windows11
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•FRED 标准版在多达17个线程上执行多线程计算，而FRED 高级版最多支持127个线程。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•FRED的许多组件（例如BASIC脚本计算和模型更新）不是多线程的。因此，有一个高速处理器是很有用的。在许多情况下，与较大数量核心数&慢速CPU相比，较低数量核心数&快速CPU的性能更好（例如16核3.2GHz vs. 24核2.4GHz）。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•我们建议使用16 GB+ RAM，以避免在使用大型光线追迹时可能发生的缓存溢出情况。另外推荐使用固态硬盘（SSD）。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]•显卡要求：FREDmpc 需要一个或多个具有计算能力 6.0 或更高版本的本地英伟达 GPU 板，可支持多个并行运行的 GPU 板。

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