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

摘要

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。

工作流程概述

MATLAB

 - 批处理模式文件的交互式访问

 - 外部数学函数和工具

批处理模式文件

 - 执行仿真

 - 光学参数和仿真结果存储

VirtualLab Fusion

 - 光学设置定义

 - 内核仿真引擎

在VirtualLab Fusion中定义光学设置

在VirtualLab中生成相应的光学设置 

创建批处理模式文件

•首先,我们为选定的光学设置创建批处理模式文件。

•在所选文件夹中，生成三个新文件

 - parameters.xml

包含VirtualLab光学设置的所有参数的xml文件

 - sample_batch.bat

包含要执行的命令的批处理文件

- system.os

包含原始光学设置的os文件（VirtualLab文件格式）

修改批处理文件

使用批处理文件执行仿真

使用MATLAB执行仿真（通过批处理）

使用MATLAB执行仿真（通过批处理）

参数扫描 - 变化单个参数

•MATLAB基础文件也可以用作另一个MATLAB文件中的子功能。

•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。

•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。

参数扫描 - 变化单个参数

•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。
 

参数扫描 - 变化多个参数

•可以灵活地应用MATLAB基础文件。

•例如，可以改变多个变量并在参数空间上进行多维扫描。

•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。

参数扫描 - 变化多个参数

•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。

多配置仿真

在多个配置中变化单个参数

•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。
•作为示例，我们演示了如何在TE和TM配置中改变光栅深度。
•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。

在多个配置中变化单个参数
 

•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。

具有多个配置的参数优化

•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。

•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。

•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。

文件信息

更多阅览
- Cross-Platform Optical Modeling and Design with VirtualLab Fusion and Python