摘要
&F;bg 
e8_EB/)_Z F!?f|z,/ 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。
kDR5kDiS K'E)?NW69 VirtualLab Fusion和optiSLang的界面
wwR}h I( *U\`HUW 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。
0&kmP ' XMI5j7C L 
M0vX9 ;J u]9 #d^%V 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。
,N_V(Cx5pt 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。
-
?
i " ~K ph0- VirtualLab Fusion – 光学装置初始化
|XQ\c.A m^RO*n. 初始装置
*cX i*7|= ─ 一般来说，在VirtualLab中定义的
光学系统都可以使用optiSLang进行优化。
z}r ─ 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。
hDoFF8)c Gp?pSI,b.t 
K1;b4Sl?A `6NcE-oJ VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
]haQ#e}WH W=HHTvK9Hh 波导耦合探测
?d3<GhzlR3 ─ 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。
o~xGE 6A*" ─ 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。
.M[t5I'\ VGCd)&s 
NSzTl-eS v`qXb$YW VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
)C0I y.N- 波导耦合探测
u <Ch]m+ ─ 该例中使用了倾斜光栅。
"r@G V5E D $.ctlWS8l{ 
olHmRJ X
VH( zJ VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
qckRX+P` 波导耦合探测
ME5M;bz( ─ 该例中使用了倾斜光栅。
79jnYjk Efpj u( 
?l |&JgJ$ Xoq - VirtualLab Fusion – 波导耦合探测器
`Xi)';p !"F8jA} 波导耦合探测
%w!x \U V ─ 输入光源的入射角度范围在探测器编辑对话框中指定。
( p CU:'" ─ 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。
e!k4 Ij-] V72?E%d0 
^%U`|GBZp vZqW,GDfXo VirtualLab Fusion – 波导耦合
p7.~k1h [KW)z#`* 波导耦合探测
cw_B^f 8^ ─ 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。
tI.ho ─ 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。
u0Z MrIJ ,RAP_I!_x 
XE;' K`% 95/; II VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
J0t_w M Ja ]4FAbY2'h 输出LPD至OPtiSLang
+R 8dy ─ File→Export→Export to optiSlang Project
<c ,i u{: 
9T2y2d !X x_(K%0+Ca VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
zTn.#-7y \ ~C/ 输出LPD至OPtiSLang
G2=d q ─ File→Export→Export to optiSlang Project
{s2eOL5I|% ─ 输出LPD文件，并产生输入至optiSLang的必要光学装置文件。
90=gP g6][N{xW0 
lI9|"^n7F BY$L[U;@T VirtualLab Fusion – 输出LPD至OPtiSLang
y8v0> V0) R0GD9 输出LPD至OPtiSLang
_~y-?(46K ─ 在输出对话框窗口。
P;IM -] 可定义参数空间，并包含了参数的变化范围。
!H9zd\wc 可以选择保存到的输出文件夹。
IY@N 可以指定
模拟引擎，用于分析。
[| C &5%~Qw.. 
7e)j|a-!< 1b2xWzpG optiSLang – 初始化优化
W7\UZPs5t Pf3F)y [= 设置求解器系统
"'Q~&B;@ ─ File→New project…
anH ]] u*T#? W? 
iW[%|ddk bhW&,"$Z optiSLang – 初始化优化
?:7$c
Q 6r
设置求解器系统
7v`~;}5 ─ 继续，拖动求解器（Solver）向导到场景（Scenery）窗口。
y@ c[S; ─ 打开了一个对话框，列出了几种求解器（Solver）范例。
@Fb
2c0?Y ─ 求解器（Solver）范例中必须选择VirtualLab。
K[q-[q#yc * YLp C^& 
w6A G:u optiSLang – 初始化优化
V'l9fj*E YizwKcuZ 设置求解器系统
pO N@ ─ 然后会弹出文件对话框，必须打开VirtualLab输出的system.lpd文件。
[Qwq P=-6 q9nQ/]rkHF 
[3v& j_ X9YbTN optiSLang – 初始化优化
WG&WPV/p NV\{$*j(|J 参数化的求解器系统
f Q f5% ─ 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。
O7f"8|=HX ─ 请务必保存计划。
I\= &v^] [-nPHmZV[ 
fTi5Ej*/?)
ql_,U8Jw optiSLang – 初始化优化
[qxDCuxq LiJ. / 参数化的求解器系统
[tJp^?6 * ─ 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。
}Gd^r |#22pq?RP 
KN.WT aO m3` J9f,c/ optiSLang – 初始化优化
dF+:9iiA m t<SCrLbz 参数化的求解器系统
z+j3j2 ─ 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。
2&2t8.< ─ 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。
2))p B/ is{H >#+" 
|1m2h]];Q !Ic~_7" optiSLang –设置优化
LP}'upv jj g[v""3| 参数化的求解器系统
PC& (1kJ ─ optiSLang可以进行多目标函数的光学系统优化。
(_R l
f$D ─ 这可以在参数化（Parametric）求解器系统配置的判据（Criteria）标签页中定义。
!PEP`wEKdp X7)B)r}AG 
Yi|Nd ; N. 0~4H
%U optiSLang –设置优化
.s3y^1C W;.L N<bx 参数化的求解器系统
F2',3 ─ 可以通过拖动均匀化对比度（Uniformity Contrast）到目标最小化（Objective Minimize）判据中定义第一目标函数。
o_.`&Q6n ─ 因此优化算法会尽可能地使均匀度对比最小化。
>2#F5c6 7 h:r: qk 
E&\ 0+-Dw w[/m:R?eX optiSLang –设置优化
ynZfO2kf f<Y g_ TG 参数化的求解器系统
nOU.=N
v` ─ 可以通过拖动平均值（Mean）到目标最小化（Objective Maximize）判据中定义第二目标函数。
;2547b[ ] ─ 因此优化算法会尽可能地使平均效率最大化。
8/W2;>?wKc ─ 这步操作被称为多目标优化。
k 1HCPj #M[%JTTn 
R(#ZaFuo[ f+4j ^y} optiSLang –设置优化
}%S#d&wh$_ ;Lk07+3G 优化向导
1-8 G2e ─ 下一步可以通过拖放来使用优化向导。
=L, 7~9 P u,JR 
d0 8:lYQ Z (C0+A\ optiSLang –设置优化
e0`5PVJ A_I\6&b4 优化向导
:E2 ww` ─ 第一步，提供了各种系统参数，包括其指定的值范围。
Z<[: v2 ─ 此外，optiSLang提供了一个可视化的值范围，其中标出了初始值。
X 3(*bj>P ─ 然后点击下一步。
azl!#% tIo
b （来源：讯技光电）
