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infotek 2025-08-06 08:03

使用VirtualLab Fusion和MATLAB进行跨平台光学建模和设计

摘要 [=:4^S|M  
.5tXwxad"  
因为单个软件很难为研究中的不同领域提供所需的功能,所以通常复杂光学系统的建模和设计通常需要同时使用多个软件。 通过标准批处理模式,我们演示了如何使用MATLAB访问VirtualLab Fusion的场解算器并使用MATLAB执行光学仿真。 本示例展示了基于多种配置的严格光栅分析,参数扫描和优化。 Np;tpq~  
)=5*iWe  
}IQ![T5  
z_). -  
工作流程概述 ~8'HX*B]z  
@JOsG-VW~  
-:wV3D  
%v^qQWy=*  
MATLAB 2 ]r5e;  
- 批处理模式文件的交互式访问 {@s6ly].  
- 外部数学函数和工具 McN'J. Sxp  
CljEC1S#  
BJqb'H jd  
批处理模式文件 - 执行仿真 v'Up& /(  
- 光学参数和仿真结果存储 \P*%u  
2(GLc*B>  
VirtualLab Fusion - 光学设置定义 - 内核仿真引擎
在VirtualLab Fusion中定义光学设置 #Zn+-Ih  
F^!mgU X  
在VirtualLab中生成相应的光学设置 bf[l4$3k  
E.yc"|n7l2  
GF0Utp:Zf;  
z] |Y   
创建批处理模式文件 ^(:na6C  
ON"V`_dq+M  
/ $'M  
•首先,我们为选定的光学设置创建批处理模式文件。 f&X M|Bg  
•在所选文件夹中,生成三个新文件 w!Z,3Yc)  
- parameters.xml XLm@, A[  
包含VirtualLab光学设置的所有参数的xml文件 w h^I|D?"  
- sample_batch.bat [Vou G{  
包含要执行的命令的批处理文件 xCMuq9zt@  
- system.os ! n?j)p.  
包含原始光学设置的os文件(VirtualLab文件格式) T8vMBaU!qY  
g$8a B{)  
~SEIIq  
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修改批处理文件 CS"p3$7,  
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>*}m .'u  
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使用批处理文件执行仿真 >k u7{1)  
<%oT}K\;  
`=8G?3  
?=?9a  
使用MATLAB执行仿真(通过批处理) puGy`9eKv1  
E8We2T[^M  
dr4m}v.  
3[To"You  
使用MATLAB执行仿真(通过批处理) uL@'Hv A  
M]e _@:!  
d.NB@[?*  
参数扫描 - 变化单个参数 uTP4r  
Js !Zk\O  
`Y7&}/OM  
•MATLAB基础文件也可以用作另一个MATLAB文件中的子功能。 1;+(HB  
•作为示例,我们演示了如何扫描光学设置中的选定参数,并检查对结果的影响。 /A`Ly p#  
•在此例子中,光栅深度是变化的,主要研究的是第-1级的衍射效率。 &E!-~'|z  
3a,7lTUuB  
[zl"G^z  
参数扫描 - 变化单个参数 hC2Ra "te)  
[kZe6gYP&  
•要使用示例文件,请直接将MATLAB文件ParameterScan1D复制到工作文件夹中,调整工作路径,然后执行。 82z<Q*YP  
=7U 8`]WA  
D5 ^WiQ<  
]F,v#6qi  
参数扫描 - 变化多个参数 LtBm }0  
&v_b7h  
dp>LhTLc  
•可以灵活地应用MATLAB基础文件。 Jm G)=$,  
•例如,可以改变多个变量并在参数空间上进行多维扫描。 ` _]tN  
•在此示例中,光栅深度和填充因子都是变化的,主要研究的是第-1级次的衍射效率。
t8b,@J`R  
{\-IAuM  
Q,xKi|$r  
3 ?DM AV  
参数扫描 - 变化多个参数 jo=,j/,l  
`LCxxpHi|  
}^B=f_Ag  
xBMhk9b^0  
•要使用示例文件,请直接将MATLAB文件ParameterScan2D复制到工作文件夹中,调整工作路径,然后执行。 |;P9S  
;-T%sRI:|  
uEkUK|  
||k^pzj%  
多配置仿真 'B4j=K*  
8'Ph/L,  
FA;uu\  
zi}dQsy6  
在多个配置中变化单个参数 b 7bbrR8  
NFcMh+qnK  
•使用MATLAB基础文件访问每个配置的子函数,我们定义了另一个具有变化参数的.m文件。 vZpt}u  
•作为示例,我们演示了如何在TE和TM配置中改变光栅深度。 4]]1J L(Ka  
•主要研究的是两种偏振状态的第-1阶的衍射效率以及它们的平均值。 R%N&Y~zH  
O WVa&8O  
bPtbU :G  
z,B'I.)M  
在多个配置中变化单个参数 Y r^C+Oyg  
mam2]St"  
•要使用示例文件,请直接将MATLAB文件ParameterScan1DTETM复制到工作文件夹中,调整工作路径,然后执行。 E`SFr  
9:tKRN_D  
~?n)1Vr|  
具有多个配置的参数优化 2@S{e$YK`  
!jxz2Q  
f ^f{tOX  
•基于前面的示例,我们演示了如何通过使用Matlab内置的最小化函数优化所选参数来代替扫描。 /Hl]$sJY  
•例如,将光栅深度设置为变量,并且TE和TM偏振的平均效率将被最大化。 @l:\Ka~TS  
{'#^  
0UvN ws  
•要使用示例文件,请直接将MATLAB文件ParameterScan1DTETM复制到工作文件夹中,调整工作路径,然后执行。 64OgE!  
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