|
简介 8dH|s#.4um +x2xQ8#|~~ 本文提出并演示了一种以二维光栅耦出的光瞳扩展(EPE)系统优化和公差分析的仿真方法。 ^n]s}t}csV dB5DJ:$W$ 在这个工作流程中,我们将使用3个软件进行不同的工作 ,以实现优化系统的大目标。首先,我们使用 Lumerical 构建光栅模型并使用 RCWA 进行仿真。其次,我们在 OpticStudio 中构建完整的出瞳扩展系统,并动态链接到 Lumerical 以集成精确的光栅模型。最后,optiSLang 用于通过修改光栅模型来全面控制系统级优化,以实现整个出瞳扩展系统所需的光学性能。 tFQFpbI R[c_L= 本篇文章分为上下两个部分(点此查看上部分) ,下将详细描述“第3步:优化设置的内容”。(联系我们获取文章附件) 1}pR')YL[ S`G\Cd;5 概述 WKf~K4BL> a?kQ2<@g 我们将首先在 Lumerical 和 OpticStudio 中构建仿真系统,它们是动态链接的。 c>Se Onf 4Rn i7qH 然后,OpticStudio 通过 Python 节点链接到 optiSLang 进行优化,如图1所示。 k.ZfjX" Xwi&uyvU& )3AT=b }0(
Na 图1 Lumerical通 过动态链接到 OpticStudio,OpticStudio 通过 Python 节点链接到 optiSLang,优化由 optiSLang 控制。 2YyZiOMSc ht|r+v- 如图2所示,EPE 系统包括两个用于耦入和耦出的光栅。耦出光栅分为几个区,如左侧所示。每个区都将经过优化,以具有不同的光栅形状。右图显示了光在 k 空间中的传播的变化情况。 R;o_ * `{Jb{L@f 'gGB-=yvbO Nt8( 图 2 光栅布局图以及光线在K空间的传播 ^n/uY94E)p 0 *\=Q$Yy 第3步:优化设置(optiSLang) |@BN+o;`Om q~n2VU4L* 3-2.参数系统 "ivqh{ , 准备好 Python 代码后,我们就可以开始在 optiSLang 中进行优化了。第一步是在 optiSLang 中打开一个空文件,拖动求解器向导,放入 scenery 中,然后选择 Python 集成。 v,&2!Zv 8=~>B@' 4B`Rz1QBy "}! rM6 h 如下所示,会弹出向导窗口 ,显示 Python 代码。我们将首先通过右键单击变量(如 clen1)来设置参数,然后选择用作参数。我们将对从 clen1 到 power 的所有变量执行此操作。如下所示,所选变量将显示为左列“参数”。
={^#E? eW0=m:6 7,TWCVap _ LNPB$P 设置完参数后,我们应该测试 Python 代码是否可以成功运行。为此,我们应该打开 OpticStudio 并打开交互式扩展模式,如下所示。然后在求解器向导中,我们可以单击向下箭头并选择“Test run with inputs”,如下所示。如果它运行良好,您应该看到,在 OpticStudio 窗口中,交互式扩展的对话框将显示为“已连接”。 o3=kF 0, /x# 8GldVn.u +QX>:z 如果测试运行失败,其中一个可能的原因是 Python 环境不对。用户可以更改设置,如下所示,以查看是否可以解决问题。 \0h/~3 919g5f` ` qTY d]EvC> 计算完成后(在我们的测试中大概需要 13 分钟),我们应该在日志中看到消息“Manual test run successfully processed”,如下所示。现在,如果我们转到***.opd文件夹(可以通过右键单击系统头并选择“show working directory”轻松访问),我们可以找到辐照分布被导出到文件夹 UsN b&aue “\Parametric_solver_system\design_data”中,这是 Python 代码中指定的路径。 >{a,]q* YHYB.H) >U?Bka! h>:RCpC 类似于对参数的设置,我们可以对结果做相同的操作。在这里,我们将右键单击 Python 代码中的变量“Uniformity”, “Contrast”, 和 “TotalPower”然后选择“Use as response”。然后,这 3 个变量将在 Responses 的右侧列中显示。 M;qL)vf
$8k_M )*h~dx_c m sE6J:m( 向导的下一页要求用户定义每个参数的参考值和范围。参考值将只遵循我们在上一步中设置参数时的定义。范围由设计师决定,没有标准参考值。用户可以在下载链接中查看随附的 optiSLang 文件,作为在优化过程中确定范围的参考。请注意,此范围是绝对的。在优化过程中,参数不会突破边界。这与 Zemax OpticStudio 优化的设置不同。 pm\X*t}L l,wN@Nk )/"7$2Aoy |`wsKr' 在向导的下一页中,我们需要根据给定的响应设置条件。如下图所示,我们可以将响应拖到底部以设置约束或目标。在这种情况下,我们设置了 3 个目标,以最小化对比度、均匀性以及最大化总功率。我们还可以为对比度和总功率设置 2 个约束来告诉 optiSLang,避免一些极端情况,即结果是均匀的,而总功率极低,或者相反的情况。 sv"mba.J Kdu\`c-lB \F~Cbj+'Nu S:/RYT" 最后一页不需要操作。单击“完成”按钮后,工作区中将显示参数系统。 Y)}%SP>, m7vxzC* +E|ouFI &Fjilx'k 3-3.(可选)设置并行计算 (PcK(C!}=\ 本节中的操作不是必须的。在这里,我们将展示如何在 optiSLang 端设置并行计算以加快优化速度。如果用户拥有多个 Lumerical FDTD 求解器许可证,则可以考虑这样做。要进行此设置,第一步是右键单击参数化系统块,选择“编辑”,然后将极限最大值并行设置为6或任何不大于 8的数字或 Lumerical FDTD 求解器许可证的总数量,如下所示。 aa8Qslm nM-SDVFM Y& |