Zemax与Matlab动态数据交换

1　DDE 技术简介

DDE 是允许各W INDOW S 应用程序间交换数据的通信机制。应用程序可以借助DDE 通话实现彼此间的通信。请求建立对话的应用程序称为客户(CL IEN T ) , 而响应对话请求的应用程序被称为服务器(SERV ER )。W INDOW S 平台上的M at lab作为一个应用程序, 也具有借助DDE 与其他应用程序通信的功能[2 ]。

在Zemax 和M at lab 的DDE 通信中, Zemax 通常是作为SERV ER 而M at lab 作为CL IEN T。对Zemax 的操作通过一系列数据项的通信对话实现, 这些数据项称为“item ”。这些item 可以让Zemax 执行某个功能或进行某项计算。

当M at lab 以客户身份建立DDE 通信时, 可以使用M at lab DDE 客户函数建立和保持对话。M at lab 客户模块包括一系列函数, 这里主要介绍一下我们用到的一些函数的功能:

1 ) ddein it: 启动DDE 对话, 建立一个通道号,以后的操作均通过这个通道号进行。其调用格式为channel= ddein it (‘service’,‘top ic’)参数SERV ICE 表示将要与M at lab 进行通信的应用程序的类型名; top ic 表示通信的主题, 即与M at lab 进行通信的应用程序名; 返回值channel 表示分配给该通信过程的一个通道, 当出错时返回值为0。

2) ddereq: 向应用程序索要数据。

其调用格式为

data = ddereq ( channel, ‘ item ’, fo rmat,t imeou t)

参数channel 表示已经建立的通信通道名, 该参数是ddein it ( ) 函数的返回值; item 表示进行通信的数据项名称, 它是应用程序中将要接收M at lab 数据的一个实体; fo rmat 是任选项, 表示对方需要的数据格式; t imeou t 也是任选项, 它规定这次操作的时间限制, 缺省值为3s; 返回值data 包含了接收到的数据, 若data 为空, 则表示出错。

3) ddeterm: 结束DDE 对话。

其调用格式为rc= ddeterm (channel)

2　Matlab 和Zemax通信技术在计算机辅助调腔中运用举例

当谐振腔这个光学系统发生失调的时候, 我们期望通过输出光波的ZERN IKE 系数来计算出系统的失调量, 该过程的模拟需要4 个步骤。

第一步设计光学系统

第二步引入失调量

第三步获取ZERNIKE系数

第四步计算失调量

在上述过程中, 步骤(2) → (3) 中需要建立DDE 对话是因为要将Zemax 产生的数据为M at lab获取。而步骤(4) →(2) 建立DDE 是将M at lab 计算的数据反馈到Zemax 中的谐振腔系统中, 相当于步骤(2) →(3) 的逆过程。现在简要介绍该过程中主要用到的功能模块。

2. 1　建立与关闭连接

channel = ddein it (‘zemax ’, ‘d: / zemax /wo rk s/ resonato r. zmx’)

建立DDE 对话时, 客户应用程序必须识别SERV ICE NAM E, 即被请求对话的应用程序名,

这里Zemax 作为SERV ER , 其服务名即为Zemax,若所要进行操作的ZMX 文件已经打开, 可以省略第2 个引号内的内容。返回结果即为通道号。

ddeterm (channel) ;

关闭连接。

2. 2　在MATLAB 中对光学系统的结构进行修改

Su rfaceN umber= 10; 　% 指定所要进行操作的镜面编号

ParameterN umber= 3; 　% 动作编号, 代表绕X 轴倾斜。此处的编号根据所要对之进行操作的表面的不同而不同。

N ewV alue= 0. 01; 　% 修改数值, 即倾斜度数

Command = sp rin tf (‘ Set Su rfaceParameter, % i, % i, % 11. 9f ’, Su rface N umber,Parameter N umber,N ew V alue) ;

% Set Su rface Parameter 用来设置表面的参数, 是Zemax 与其他应用程序进行通信时的一个item。在Zemax 的L EN S DA TA ED ITOR 中, 每一个平面最后的几列都是用来设置该表面的参数的,不同类型的表面参数的个数和它们的意义不尽相同。这一句利用M at lab 语言把要对Zemax 进行的操作描述了出来。

a = ddereq ( channel, Command, [ 1 1 ],3000) ;

%ddereq 在此起的作用是通过通道, 将前一句的所描述命令对Zemax 进行操作, 并将L EN SDATA 存储于ZEMAX DDE SERV ER 存储器中。

b = ddereq ( channel, ‘Pu shL en s’, [ 1 1 ],3000) ;

% 将ZEMAX DDE SERV ER 存储器中的数据复制到L EN S DA TA ED ITOR 中。

2. 3　数据获取

f ilename=‘D: øZEMAXø f ilename. tx t’;

% 最好写完整路径

DDECommand = sp rin tf (‘GetTex tF ile,“%s”, % s,“% s”, % i’, f ilename, ‘Zf r”, 0) ;

%GetTex tF ile 这个item 产生文本格式的Zemax 分析文件, 以便使其他应用程序获取光学系统信息。此句用来形成一个用来获取此谐振腔输出光波的ZERN IKE FR IN GE CO EFF IC IEN TS 数据的命令。F ilename 和Zf r 等是这个item 的参数。

rep ly = ddereq (channel, DDECommand, [ 1,1 ]) ;

% 通过通道执行上句所描述的操作。并将获取的文本信息保存至f ilename 中。

f= getzern ike (9, f ilename)

% 通过M at lab 自编函数直接获取想要的数据。

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