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RSoft MOST高级功能介绍

苏东榆,Cybernet Taiwan,应用工程师


在光学仿真的操作流程中,参数变化对于物理量输出的敏感度是用户最常见的分析项目。在RSoft被动组件产品中,多变量优化与扫描工具(Multi-variables Optimization and Scanning Tool, MOST)是十分方便且具有高度灵活性的GUI工具。MOST的主要工作在于提供使用者一个操作平台,针对不同的变数进行仿真工作排程,进而进行优化或是参数扫描。当工作排程结束后,MOST甚至可以搭配后处理算法,针对仿真数据进行必要的后处理,以便使用者准确且有效率地模拟与分析。

在RSoft CAD中,使用者可以将各参数定义为「变量」,例如材料折射率、偏振、或是几何尺寸。藉由定义各参数,使用者可以利用MOST进行各参数的敏感度分析或是优化,进而得到准确的参数组合。MOST在参数的设定上,扫描功能支持多变量的敏感度分析,优化功能则根据使用的算法有变量上的建议值。在本文中,MOST的进阶功能将会以范例的形式初步介绍。


一、使用「Post-Processing」快速重新处理模拟结果

当MOST执行完多变量的仿真后,会以预设的格式进行结果绘图,如图1所示。对于预设的格式,使用者可以搭配分析需求,进行修改。




由于数据绘图或是处理的设定经过修改后,使用者需要重新执行MOST,为避免重新执行MOST所浪费的计算资源,MOST提供数据后处理的功能。藉由数据后处理的功能,用户可以搜寻同文件夹下,同档名的相关文件,进行资料绘图处理。除此之外,「Resume」功能可以让用户接续前次被中止或是暂停的模拟,以节省更多的计算资源。REF _Ref420417193 \h \* MERGEFORMAT图2是在MOST设定页面下,「Post-Processing」与「Resume」的GUI接口按钮。

图二


二、使用「Metrics」处理使用者自定义的输出物理量

在RSoft系列产品中,内建充足的预设物理量输出。然而,对于特定领域使用者来说,该物理量需要进行额外的后处理。MOST提供数据处理(Metrics)的功能,让用户能在结束参数扫描计算后,即可得到经过处理的物理量。除此之外,搭配优化模块,更可以透过处理过的物理量当成误差函数,进行参数优化,大幅增进计算效率与节省模拟资源。在Metrics的介绍中,本文将以光子晶体光纤的双折射特性仿真为例,直接利用MOST计算双折射频谱。

图三


三是本文范例中使用的光子晶体光纤,而本次的目标物理量是双折射系数(Birefringence),也就是TE模态与TM模态之有效折射率差异。利用RSoft FemSIM,使用者可以直接得到两种偏振态下的有效折射率(在MOST内建的数据名称为:fs_mode_neffr_0与fs_mode_neffr_1)。然而,默认的MOST SCAN模式无法直接得到两者之差异,必须藉由Metrics的计算而得到该结构中的双折射系数。

如图四所示,在「Metrics」的GUI接口下,藉由定义「Birefringe」参数为「fs_mode_neffr_0」与「fs_mode_neffr_1」相减之值,MOST即会根据该定义进行资料计算。其中值得注意的是,「fs_mode_neffr_0」与「fs_mode_neffr_1」皆是在「Measurements」中所定义的物理输出量,因此名称的设定上必须一致,以确保MOST在数据处理上的正确性。

图四


经过MOST呼叫FemSIM扫描各波长的工作排程后,可以直接得到该光子晶体光纤结构下的双折射系数,不需额外将数据取出进行后处理,图五所示。

图五


三、 结论

藉由熟悉RSoft MOST的操作使用,在进行光学仿真时,用户可以更快速且准确地针对参数进行敏感度分析与优化。


 关于 Synopsys OSG
Synopsys 公司为全球知名IP半导体设计、验证与制造大厂,于2010年10月并购Optical Research Associates公司之后正式跨足光学设计领域,成立光学解决方案部继续光学产品CODE V / LightTools以及RSoft的开发作业。
 
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