摘要
})@tA<+ 
P*pbwV#| LthGZ|> 现代
光学系统的
优化一般会涉及到大量的
参数，例如：优化
光栅时不仅需要考虑光栅的几何参数，还有所需的入射方向。随着参数数量的大量增加，优化越来越具有挑战性。对于这种情况，VirtualLab Fusion提供了与Dynardo的optiSLang软件的接口，可以使用不同的高级优化算法。
9i0M/v x 9>N\s Oh VirtualLab Fusion和optiSLang的界面
[ njx7d [{`)j VirtualLab Fusion是一种灵活且可定制的建模工具平台，可以仿真复杂的光学装置，例如：将一组平面波耦合入光波导。
J?C k4dQ X[V?T>jsM 
_yj1:TtCNT ^vpIZjN optiSLang是一种包含各种高级工具的
软件平台，包括敏感度分析、多元和多学科优化、鲁棒性评估、可靠性分析和鲁棒设计优化。
3 brb*gI_b 两种软件平台的结合使得例如智能光波导耦合等高级光栅
结构变为可能。
G% a] j .i$,}wtw VirtualLab Fusion – 光学装置初始化
16I&7=S, UqN{JG:#. 初始装置
[UM Lx ─ 一般来说，在VirtualLab中定义的
光学系统都可以使用optiSLang进行优化。
?*[ \UC ─ 该例中的光学系统包含了平面波
光源和用于周期性介质的波导耦合探测器。
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%yp5DD}| B &?fM~J VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
Z<;U:aH?} ;SgD 5Ln} 波导耦合探测
2\VAmPG.Zs ─ 波导耦合探测器是一种特殊工具，用以探测某个周期性结构以特定角度范围入射的效率。
{AOG"T&< ─ 可以从探测器的编辑对话框中的目录定义或加载周期性结构。
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& g:%*>7P A t{U~^ VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
\yNQQ$B 波导耦合探测
~L bS~_\C= ─ 该例中使用了倾斜光栅。
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t05_Px!mW YZ+>\ x VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
Vv yj 波导耦合探测
f')c/Yw ─ 该例中使用了倾斜光栅。
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)\wuesAO ;hwzYXWF VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
bni) Qw <FUo n 波导耦合探测
iU5P$7 .p ─ 输入光源的入射角度范围在探测器编辑对话框中指定。
+{.780| ─ 通过最小和最大笛卡尔坐标系角度alpha和beta与它们的采样点数定义。
S ZlC4=6c `FZF2.N 
~wOTjz +3;Ody"59 VirtualLab Fusion – 波导耦合
EUy(T1Cl&& d ",(a Z 波导耦合探测
>GXXjAIu/ ─ 可以从探测得到的效率计算平均值和均匀对比度，并在探测器结果标签页中给出。
l& L,7BX ─ 作为结果，探测器可以用于评估在特定角度范围内的周期性结构。
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q\R q!7( BX[~% iE VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
DtWx r CvK3H\.&;k 输出LPD至OPtiSLang
gO= 'A(Y ─ File→Export→Export to optiSlang Project
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,[isib3 +~Tu0?{Z 0 VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
nIn2 *r %<} <'V0 输出LPD至OPtiSLang
nA_%2F'W } ─ File→Export→Export to optiSlang Project
"_< 9PM1t ─ 输出LPD文件，并产生输入至optiSLang的必要光学装置文件。
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Y* VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
N F+<#*1 "3fBY\>a 输出LPD至OPtiSLang
[A tc "X$ ─ 在输出对话框窗口。
A&zS'toU 可定义参数空间，并包含了参数的变化范围。
0{+.H_f` 可以选择保存到的输出文件夹。
Nxk(me c" 可以指定
模拟引擎，用于分析。
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/!fn v FW..mD9)} optiSLang – 初始化优化
(ChD]PWQ SV.z>p 设置求解器系统
:,S9 8z# ─ File→New project…
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dNiH|-$an RWKH%C[Yd optiSLang – 初始化优化
kWhr1wR1 'yY>as 设置求解器系统
""% A'TZ ─ 继续，拖动求解器（Solver）向导到场景（Scenery）窗口。
8'#/LA[uPe ─ 打开了一个对话框，列出了几种求解器（Solver）范例。
"Sridh? ─ 求解器（Solver）范例中必须选择VirtualLab。
$f$|6jM ~"K ,7sw!Y 
AjkW0FB:1 optiSLang – 初始化优化
K j3?ve~ y(W |eBe 设置求解器系统
DinPxtT?a ─ 然后会弹出文件对话框，必须打开VirtualLab输出的system.lpd文件。
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}TB(7bbd; R=]d%L8 optiSLang – 初始化优化
IiJZ 5'{ ,7_4 z]jK 参数化的求解器系统
J00VTb` ─ 参数化的求解器系统包含相应的VirtualLab文件和两个含有参数和结果的XML文件，用于定义优化函数。
P7.' kX9 ─ 请务必保存计划。
ABh&X+YD #%lo;W~IY 
(R!hj w~ IkPN?N optiSLang – 初始化优化
HKDID[d0 aUU7{o_Z 参数化的求解器系统
BlA[ T % ─ 运行求解器系统以检查是否能正常工作并给出预期的结果。
O +vS| . pzC5Ah 
K/=|8+IDL a<~77~"4wn optiSLang – 初始化优化
oc z G|_ %]2, & 参数化的求解器系统
R?o$Y6}5 ─ 运行求解器系统以检查是否能正常工作并给出预期的结果。
oU*45B`" ─ 通过双击结果（Result）设计标签页中的参数化（Parametric）求解器系统窗口，可以检查参数和结果。
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aj^wRzJ}zA V[o`\|< optiSLang –设置优化
G f EX> qOih`dla 参数化的求解器系统
7&qy5 y-Ap ─ optiSLang可以进行多目标函数的光学系统优化。
/U&Opo
{aO ─ 这可以在参数化（Parametric）求解器系统配置的判据（Criteria）标签页中定义。
Uu 8 ,@W+ `-h8vj5uG 
4)|8Eu[p7 E_e6^Sk5B( optiSLang –设置优化
6 5N~0t G s+3e8 参数化的求解器系统
a2'^8;U*_ ─ 可以通过拖动均匀化对比度（Uniformity Contrast）到目标最小化（Objective Minimize）判据中定义第一目标函数。
y*pUlts< ─ 因此优化算法会尽可能地使均匀度对比最小化。
/1mW|O>0 uN([*'0Cg 
*t[. =_v D=m 'pL/pl optiSLang –设置优化
FC i U N , 8/Y 参数化的求解器系统
+LM#n #T ─ 可以通过拖动平均值（Mean）到目标最小化（Objective Maximize）判据中定义第二目标函数。
TJ q~)Bm ─ 因此优化算法会尽可能地使平均效率最大化。
7Mb# O_eh ─ 这步操作被称为多目标优化。
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5[0
O'%$ s<qe,' Y optiSLang –设置优化
$,+O9 Et 0U%f)mG 优化向导
z 9F fU ─ 下一步可以通过拖放来使用优化向导。
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;x vo* optiSLang –设置优化
P"B0_EuR<T Ag{i q (X 优化向导
3|.um_ ─ 第一步，提供了各种系统参数，包括其指定的值范围。
B2-V@ 06 ─ 此外，optiSLang提供了一个可视化的值范围，其中标出了初始值。
yKYTi3 _( ─ 然后点击下一步。
/ "eey(X JSW^dw& （来源：讯技光电）
