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探測(cè)器實(shí)體與分析面類似，不過(guò)它們可以放在任何光學(xué)空間，而且可以在光線追跡的過(guò)程中動(dòng)態(tài)地收集光線信息(即光線穿過(guò)它們的收集網(wǎng)格)。目前，探測(cè)器實(shí)體對(duì)于相干或偏振光不起作用，只可以執(zhí)行輻照度、照度和彩色圖像的分析。 盡管FRED沒(méi)有一個(gè)內(nèi)置的“光束足跡分析”程序，但我們將在FRED中使用探測(cè)器實(shí)體結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)類似的功能。 設(shè)置計(jì)算文章使用如下圖像所示的光學(xué)系統(tǒng)。

我們的目的是分析沿著如下所示的光路多個(gè)平面的處的光束足跡。 設(shè)置計(jì)算 盡管FRED沒(méi)有一個(gè)內(nèi)置的“光束足跡分析”程序，但我們將在FRED中使用探測(cè)器實(shí)體結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)類似的功能。 一種選擇是使用FRED探測(cè)器實(shí)體(Detector Entity)結(jié)構(gòu)。

探測(cè)器實(shí)體與分析面類似，不過(guò)它們可以放在任何光學(xué)空間，而且可以在光線追跡的過(guò)程中動(dòng)態(tài)地收集光線信息(即光線穿過(guò)它們的收集網(wǎng)格)。目前，探測(cè)器實(shí)體對(duì)于相干或偏振光不起作用，只可以執(zhí)行輻照度、照度和彩色圖像的分析。 盡管FRED沒(méi)有一個(gè)內(nèi)置的“光束足跡分析”程序，但我們將在FRED中使用探測(cè)器實(shí)體結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)類似的功能。 設(shè)置計(jì)算 文章使用如下圖像所示的光學(xué)系統(tǒng)。

介紹 寬光譜光源對(duì)許多光學(xué)系統(tǒng)都很重要，應(yīng)用范圍包括白光照明、分光計(jì)等。Fred中的顏色圖像分析，是通過(guò)計(jì)算每個(gè)像素的色度坐標(biāo)并在表面上顯示生成的RGB值來(lái)生成顏色分布。此外，FRED還可以顯示彩色色度圖，并在用戶移動(dòng)光標(biāo)時(shí)指示每個(gè)像素的色度坐標(biāo)。在本案例中，將觀察兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的彩色圖像。第一個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)分色的“冷光鏡”，將白光分為兩個(gè)波長(zhǎng)段。

介紹 寬光譜光源對(duì)許多光學(xué)系統(tǒng)都很重要，應(yīng)用范圍包括白光照明、分光計(jì)等。FRED中的顏色圖像分析，是通過(guò)計(jì)算每個(gè)像素的色度坐標(biāo)并在表面上顯示生成的RGB值來(lái)生成顏色分布。此外，FRED還可以顯示彩色度圖，并在用戶移動(dòng)光標(biāo)時(shí)指示每個(gè)像素的色度坐標(biāo)。在本案例中，將觀察兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的彩色圖像。第一個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)分色的“冷光鏡”，將白光分為兩個(gè)波長(zhǎng)段。

在本案例中，我們將闡述雜散光的定義并且介紹怎樣利用FRED來(lái)分析和避免雜散光問(wèn)題。 1. 什么是雜散光？ 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，雜散光就是系統(tǒng)不需要的噪音，它是由光機(jī)結(jié)構(gòu)、視場(chǎng)外光源或者不完善的光學(xué)零件產(chǎn)生的，還有可能是由光學(xué)或系統(tǒng)自身的熱輻射引起的。FRED 善于發(fā)現(xiàn)這些不需要的噪音，它將運(yùn)用它的虛擬樣機(jī)研究分析能力來(lái)幫助我們消除它。

(二)LED 的應(yīng)用及模擬 在FRED 你可以設(shè)計(jì)或分析LED 光源，可分析LED 的視角，照度圖、色座標(biāo)，及LED 的應(yīng)用如混光、照明等等之用途皆可以在FRED 進(jìn)行LED 的模擬與分析。

(二)LED 的應(yīng)用及模擬 在FRED 你可以設(shè)計(jì)或分析LED 光源，可分析LED 的視角，照度圖、色座標(biāo)，及LED 的應(yīng)用如混光、照明等等之用途皆可以在FRED 進(jìn)行LED 的模擬與分析。

因?yàn)?em>FRED如何模擬和傳播的相干光束的，這樣做（設(shè)定帶孔的吸收面）將在輸出面產(chǎn)生有相同的輻照度，濾波器沒(méi)有起到作用。FRED采用高斯光束分解（GBD）的廣義形式來(lái)傳播相干場(chǎng)，也稱為復(fù)和光線追跡。對(duì)于FRED中相干性的詳細(xì)討論，請(qǐng)參考關(guān)于FRED應(yīng)用說(shuō)明中關(guān)于相干性的模擬。

當(dāng)用FRED模擬相干系統(tǒng)時(shí)，用戶應(yīng)該對(duì)FRED進(jìn)行相干計(jì)算的方法有一個(gè)大致的了解，它是利用高斯光束分解（GBD）的一種一般形式。本應(yīng)用描述了一些在使用FRED時(shí)基本的相干建模方法和注意事項(xiàng)，以及一個(gè)應(yīng)用于ThorLabs擴(kuò)束器的相干場(chǎng)重新采樣特性的一個(gè)示例，最后，衍射儀用于演示一個(gè)部分相干性模型。

我們可以瀏覽透鏡的每一個(gè)光學(xué)表面，然后給每個(gè)表面應(yīng)用一個(gè)非理想的涂層模型，不過(guò)FRED確實(shí)提供了一個(gè)界面，使得這一過(guò)程變得不那么單調(diào)乏味。點(diǎn)擊Menu > Edit > Edit/View Multiple Surfaces，該界面提供了一個(gè)技巧，可以非常簡(jiǎn)單的完成多表面性質(zhì)賦予作業(yè)。

應(yīng)用領(lǐng)域 FRED 運(yùn)用的領(lǐng)域非常廣泛，只要是幾何光學(xué)可分析的系統(tǒng)皆可使用 FRED 來(lái)分析、模擬。常見(jiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋赫彰飨到y(tǒng)、導(dǎo)光管、投影系統(tǒng)、激光、干涉、雜散光、鬼影分析、生物醫(yī)學(xué)、其它光學(xué)系統(tǒng)原型之系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等，無(wú)論是簡(jiǎn)易或是復(fù)雜的成像與非成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，FRED都可以準(zhǔn)確的建構(gòu)及分析。

在諸如激光損傷測(cè)量或等離子點(diǎn)火研究的應(yīng)用中，特別是在光的非線性效應(yīng)這種現(xiàn)象中，定位和預(yù)測(cè)最大能量密度是非常重要的。研究員經(jīng)常受限于反復(fù)的試驗(yàn)或者分析預(yù)測(cè)，這樣就未能充分地考慮波前或透鏡像差。但在所有最受限制的情況下，輸入光束的質(zhì)量以及光學(xué)聚焦元件會(huì)有一個(gè)重要并且通常是不利的影響。 有的人會(huì)傾向于認(rèn)為當(dāng)光斑尺寸最小時(shí)將會(huì)出現(xiàn)最大能量密度。

液晶投影儀 液晶投影機(jī)的是最重要的一個(gè)應(yīng)用，FRED的非序列光線追蹤能力用下圖進(jìn)行了演示。由弧光燈發(fā)射出來(lái)的光線分裂為3種RGB顏色并在立方體組合器中重組并創(chuàng)建了計(jì)算機(jī)顯示圖像。這種應(yīng)用類型中的許多建模問(wèn)題已經(jīng)被寫(xiě)入到程序中使得模擬這種類型的顯示項(xiàng)目、偏振、多光束路徑、彩色圖像、高級(jí)光源建模以及透鏡和反射鏡陣列變得簡(jiǎn)單。

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，FRED可以為各種應(yīng)用程序提供相關(guān)數(shù)據(jù)。

同時(shí)，為了確保漫射體不受輸入光束變化的影響，并且不產(chǎn)生衍射效果，微透鏡單元的分布是隨機(jī)的，根據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的光束形狀函數(shù)所選取的概率分布函數(shù)來(lái)確定。因此，工程漫射體同時(shí)保留了隨機(jī)與確定性漫射體的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高性能的光束整形功能。FRED是美國(guó)Photon Engineering 公司開(kāi)發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。

FRED具有使用高斯子束模擬相干光傳輸?shù)哪芰ΑＴ摲椒ㄟm用于光線在自由空間傳播，剪裁光束的光學(xué)元件應(yīng)該小心處理。正如空間濾波器，非常小的孔徑需要光場(chǎng)的重新合成以精確的模擬光束的剪裁。使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，Gabor分解已經(jīng)證實(shí)可以準(zhǔn)確的模擬激光系統(tǒng)中空間濾波器的影響。Gabor分解的其他應(yīng)用包括：具備混合模式的空間濾波器的使用、單色儀縫隙孔徑和楊氏縫隙/小孔干涉儀。

FRED是美國(guó)Photon Engineering 公司開(kāi)發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。本案例我們重點(diǎn)講述如何由RPC Photonics的BSDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為FRED可識(shí)別的散射數(shù)據(jù)。

同時(shí)，為了確保漫射體不受輸入光束變化的影響，并且不產(chǎn)生衍射效果，微透鏡單元的分布是隨機(jī)的，根據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)的光束形狀函數(shù)所選取的概率分布函數(shù)來(lái)確定。因此，工程漫射體同時(shí)保留了隨機(jī)與確定性漫射體的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高性能的光束整形功能。 FRED是美國(guó)Photon Engineering 公司開(kāi)發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢(shì)。

摘要 用于增強(qiáng)或混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的任何類型的光導(dǎo)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)主要部分是用于輸入耦合器、輸出耦合器和出瞳擴(kuò)展器光柵區(qū)域的配置。為此，對(duì)光傳播以及發(fā)生的光柵相互作用進(jìn)行快速而簡(jiǎn)單的概述非常有幫助：足跡分析。借助足跡和光柵分析工具，VirtualLab提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，可在此過(guò)程中為光學(xué)工程師提供支持。在本文檔中，討論了這個(gè)多功能工具的選項(xiàng)和功能。