摘要
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`^|l+TJG ]Qe"S>,?` 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。
Of}C.N8 rE0%R+4? VirtualLab Fusion和optiSLang的界面
`Q[NrOqe" `O`MW} c 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。
b.RFvq5Z !lBK!'0
Kq(JHB+ B&<P >AZ 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。
DcE4r>8B 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。
!'B=']. R@U4Ae{+ VirtualLab Fusion – 光学装置初始化
|/n g{f7} gTG 初始装置
uQ7lC~ ─ 一般来说,在VirtualLab中定义的
光学系统都可以使用optiSLang进行优化。
? 51i0~O= ─ 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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<kWkc|zBY {d.K)8\ VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
"8~PfLJ+ 0%)T]SDS 波导耦合探测
e0j4t-lL ─ 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。
dnh~An 9 ─ 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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ZSn r+ =ADOf_n}
YOUB%N9+ OL_jU2,fv VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
^'fgQyj 波导耦合探测
DO( 3hIj ─ 该例中使用了倾斜光栅。
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so{i VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
d8U<V<H< 波导耦合探测
5"X@<;H% ─ 该例中使用了倾斜光栅。
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9ExI, &I%E8E VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
_dmG#_1 5:C>:pA V 波导耦合探测
FZIC|uz ─ 输入光源的入射角度范围在探测器编辑对话框中指定。
yvnDS"0< ─ 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。
ZOpKi:\ #=;vg
UtQCTNjC{ @^o7UzS4z VirtualLab Fusion – 波导耦合
RD=V`l{Z {m@tt{% 波导耦合探测
B^/k`h6J ─ 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。
*aFY+.;U` ─ 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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~p n f1;@a>X
uGm?e]7Hx< yqVoedN VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
oZ ^,* X$6QQnyR 输出LPD至OPtiSLang
Y=g]\%-PB ─ File→Export→Export to optiSlang Project
6 jm@`pYbE
$RNHRA. \ 9iiS(e VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
#9F>21UU =\oL'>q 输出LPD至OPtiSLang
h+A+>kC5 ─ File→Export→Export to optiSlang Project
~(7ct*U~ ─ 输出LPD文件,并产生输入至optiSLang的必要光学装置文件。
ST;o^\B EU04U
p\9}}t7n 8R:Glif VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
1N:~5S}s> t`R{N1 输出LPD至OPtiSLang
M_>kefr ─ 在输出对话框窗口。
Wq"-T.i 可定义参数空间,并包含了参数的变化范围。
`@v;QLD"d< 可以选择保存到的输出文件夹。
hUuKkUR+Ir 可以指定
模拟引擎,用于分析。
kyt HOn# 9%"`9j~H>
fOME&$=O T,rRE7 optiSLang – 初始化优化
r4DHALu#) VJFFH\!` 设置求解器系统
xUCq%r_ ─ File→New project…
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[t$ r)vX .Eb]}8/}E optiSLang – 初始化优化
R/*"N'nH-% ';My"/
Z- 设置求解器系统
j"aY\cLr t ─ 继续,拖动求解器(Solver)向导到场景(Scenery)窗口。
BV
}CmU&DA ─ 打开了一个对话框,列出了几种求解器(Solver)范例。
E_DQ.!U!o ─ 求解器(Solver)范例中必须选择VirtualLab。
c:&8B/ &q9=0So4\
&1?6Q_p6c optiSLang – 初始化优化
+!E9$U>6% DV[FZ 设置求解器系统
@rDBK] V ─ 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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ey,f igjd. ,UNk]vd optiSLang – 初始化优化
LExm#T` Lo#G. s| 参数化的求解器系统
R=<::2_Y96 ─ 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。
0"T/a1S7bl ─ 请务必保存计划。
CCol>:8{P ViMl{3
"bF52lLu -gS9I^ optiSLang – 初始化优化
]'M B3@T HLG5SS7 参数化的求解器系统
.`5|NUhN ─ 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。
nqo1+OR $I>]61l%
hf0(!C* sgGA0af optiSLang – 初始化优化
v}a{nU' 0B!(i.w 参数化的求解器系统
&rD8ng+$ ─ 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。
YG8V\4
SQ ─ 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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Mj6,VD9L -]Su+/3(, optiSLang –设置优化
Z`MpH 9d-'%Q>+ 参数化的求解器系统
( $2M"n ─ optiSLang可以进行多目标函数的光学系统优化。
w0oTV;yh ─ 这可以在参数化(Parametric)求解器系统配置的判据(Criteria)标签页中定义。
A%HIfSzQBS f\_PNZCc
W02z}"# /j}Tv.'d optiSLang –设置优化
K sE$^` v;9(FLtL 参数化的求解器系统
;-@: }/ ─ 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。
o:W*#dt ─ 因此优化算法会尽可能地使均匀度对比最小化。
L6Brs"9B G'#u!<(^h
D"$Y, d :{iH(ae; optiSLang –设置优化
+~aIT=i3 AG9DJ{T 参数化的求解器系统
5[jS(1a`c ─ 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。
buN@O7\ ─ 因此优化算法会尽可能地使平均效率最大化。
![\P/1p ─ 这步操作被称为多目标优化。
B ;E"VS0 9RHDkK{5
8>#ZU]cG Ao}<a1f optiSLang –设置优化
#)xlBq4cZ Ys}^hy 优化向导
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(nMEon ─ 下一步可以通过拖放来使用优化向导。
WQ[nK5# {}k3nJfE
`x#S.b 7<MEM NYX optiSLang –设置优化
u*P@Nuy6
I[\7Bf 优化向导
f7\X3v2W}3 ─ 第一步,提供了各种系统参数,包括其指定的值范围。
g=Xy{Vm
─ 此外,optiSLang提供了一个可视化的值范围,其中标出了初始值。
9t)Hi qj ─ 然后点击下一步。
eS@j? Y0y 4s9@4 (来源:讯技光电)