FRED光学工程软件

FRED 使用经过测试和验证的高斯光束分解方法，通过复杂的光线追踪通过光机械系统传播相干场。该技术允许对相干场进行一般建模，并可以模拟激光系统、干涉仪、全息系统，甚至部分相干的一些特定应用。这种高级光束传播算法的实现在很大程度上对用户是隐藏的，但 FRED 易于使用的 GUI 允许通过一些简单的设置来优化系统的分解特性。在光线追踪结束时，可以在系统中的任何平面上执行矢量和标量场计算，以建立对仿真模型的验证和理解。

FRED 可以将系统模型导入和导出为 IGES 或 STEP 文件，以实现机械和光学的完全集成。导入后，NURB 表示将被视为 FRED 文档中的任何其他节点，并且可以为其指定光学属性以进行精确的光线跟踪。将属性分配给 NURB 曲面的集合，无论是材质、涂层、散射还是光线跟踪控制，都可以通过从 FRED 的对象树中拖放轻松完成。这种类型的交互式图形界面意味着集成组件和构建系统模型既快速、高效又易于学习！拥有可用于识别潜在设计问题的虚拟原型设计工具（如 FRED）可以节省开发成本和上市时间。

FRED 是经过验证的光机分析软件包，用于执行准确的杂散光计算，并为工程师提供了完整的杂散光实用程序工具箱。通过使用 13+ 表面和体积散射模型、18 种材料定义类型（包括实部和虚部折射率值）和 7 种涂层类型，可以完成完整的系统规格。这些物理属性可以应用于模型中的任何几何对象，以生成光交互的真实模拟。

FRED 的可视化界面允许即时模型反馈，例如通过 2D 或 3D 角度和 B-B0 图以及总积分散射 （TIS） 计算进行散射模型参数化验证。在光线追踪之后，FRED 可以编译从源到指定检测器的散射和重影路径列表，并且这些路径可以重新绘制到 3D 视图以进行可视化。此外，这些光线追踪路径可以通过简单的光线路径滤波器应用，使用 FRED 的任何内置或用户自定义的分析程序进行查询。

一个有效的光学设计和分析程序不仅必须有合适的工具可用，用户还必须能够在实践中准确、自信地使用这些工具。FRED 的可用性和准确性相结合，使其成为杂散光分析的行业标准。

精确的照明系统设计从源头开始，没有其他光学系统设计和分析软件包能比 FRED 更灵活地指定起始光线分布。除了默认的光源类型外，用户还能够精确控制光线的位置、方向、功率、波长和偏振。

内置的多变量优化功能允许对各种评价函数进行快速设计收敛，并可以访问模型中的每个几何参数。

可以使用光谱定义辐射或光度法，以执行准确的辐照度、强度、照度、发光强度和彩色图像计算等。

从非侵入性手术到超灵敏的诊断仪器，光子器件在当今的生物医学行业中发挥着不可或缺的作用。在过去的 25 年里，只有在先进的软件工具和经验丰富的光学工程师的帮助下，才能及时设计这些新技术并将其交付到市场。Photon Engineering 坚信，其光学工程产品 FRED 可以使其成员更充分地参与这一过程，从而帮助加快生物医学界的创新步伐。FRED 将 GUI 界面与强大的计算引擎相结合，前者在其中几何创建和可视化非常直观，能够满足最苛刻的要求。

人体皮肤模型是设计非侵入性诊断设备（如血氧仪）以及开发现代皮肤病学仪器的宝贵辅助工具。FRED 提供 Henyey-Greenstein 体积散射模型，该模型被生物医学界公认为代表人体组织中的散射。控制散射模型的参数有许多来源，即各向异性因子 g 以及散射和吸收系数 ms 和 马。为方便用户，包括 50 多种不同人体组织定义的目录。

荧光的物理过程涉及将一个波长的光转换为较长波长的光。FRED 的一个固有特征对于荧光建模至关重要，即波长是按单个光线分配的。当与 FRED 的脚本散射模型功能的灵活性相结合时，实际模拟荧光的途径就变得很明显。给定特定的发射光谱，可以构建一个脚本化散射模型，通过将发射曲线解释为概率分布来重新分配射线波长。

FRED 具有内置的 BASIC 脚本语言，可进一步将程序的功能扩展到尚未提供的功能。几何、涂层、材料和散射模型等基本元素都具有用户定义的脚本版本。借助 BASIC 语言的 2000+ FRED 特定脚本扩展，可以编写自定义例程和分析来自动化流程和进行计算。此外，使用 COM 的客户端-服务器自动化允许将 FRED 与 Microsoft Excel 和 Matlab 等程序直接连接。FRED 的创新图形用户界面和 BASIC 脚本语言的强大组合意味着该软件的功能可用于种类繁多的应用程序。