VirtualLab Fusion应用：参数变化分析仪
摘要
在复杂光学系统的设计、优化和公差处理过程中，通常需要分析一组不同系统参数的特性，而不仅仅是单一配置。参数运行是在所需参数空间内扫描系统参数的指定工具。但它无法从可进一步处理的单个结果中定义和评估优化函数。新的参数变化分析仪正是弥补这一不足的正确工具。利用该分析器，您基本上可以分析整个系统，并进一步处理所获得的数据。在产生大量数据，但评估需要定义明确的质量函数以用于下一步分析或优化等情况下，这是非常有用的。
在哪里可以找到参数变化分析仪？
在Optical Setups的元件库中，光学组件树Analyzers下可以找到Parameter Variation Analyzer。
定义参数变化
将分析仪添加到光学系统后，必须定义参数扫描和结果评估。点击 "Configure Parameter Variation"，即可进入内置的Parameter Run文档，在该文档中可以配置参数变化。
有关如何操作Parameter Run文件的详细介绍，请参阅：参数运行文件的使用
结果评估
Parameter Variation Analyzer的输出由自定义的片段定义。在这里，用户可以访问相关Parameter Run的结果，并需要对如何处理数据进行编程。
步骤 #1：提取结果
默认情况下，访问相关内部参数运行数据的片段已预先配置：
这里的变量用于搜索给定光学系统中匹配的探测器和子探测器。“DetectorName”指的是探测器或分析器（如 "通用探测器"、"光栅阶次分析器"），而subdetector（以及 “SubDetectorName”）通常代表探测器的某种输出（如 "平均效率"、"均匀性对比度"）。对光学系统进行模拟后，就可以在Detector Results面板中看到正确的名称。例如:
*注：由于搜索字符串的定义，在大多数情况下没有必要使用（子）探测器的准确名称。
步骤 #2：输出结果
该函数为参数运行的每次迭代生成探测器及其子探测器提供的定义值列表。
根据列表中的值，可以进行任何进一步处理（请参阅本文档中的示例）。
最后，可以再次输出结果，用于优化评价函数或其他目的。输出的部分也是预定义的：
这将把结果输出到Detector Results面板。还可以生成一维或二维图形来直观显示数据。
技术洞察--结果可视化
为使结果可视化，可生成一维或二维数据阵列。为此，有必要提取有关迭代次数或结果以及参数范围的信息。这可以通过以下代码来实现（本例中为采样距离和起始值）：
请注意，要使用该函数，必须在代码段的 " Additional using directives "部分添加以下指令：
有关完整示例，请参阅本文的相应示例。
例 1：计算平均值和对比度
示例 – 二元光栅的平均效率
视场：
- 一组平面波：沿 x 轴和 y 轴 -15°...15° (*)
- 波长：532 nm
- 偏振：沿 x 轴线性偏振
(*)不同的视场可通过相应倾斜光栅来模拟。
探测器评估
Parameter Variation Analyzer结果
参数变化分析仪中的代码（耦合光栅示例）
例 2：详细结果的计算
示例 - CIGS 太阳能电池中的吸收
平面波
从 300 nm 到 1100 nm 的均匀光谱
探测器
辐射通量(吸收的能量以第4层边界处的通量之差计算)。
详细信息请参阅：CIGS 太阳能电池中的吸收
太阳能电池
*我们假定太阳能电池有一层带防反射涂层的熔融石英保护层。
系统来自于：J. Goffard et al., "Light Trapping in Ultrathin CIGS Solar Cells with Nanostructured Back Mirrors," in IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 7, no. 5, pp. 1433-1441, Sept. 2017, doi: 10.1109/JPHOTOV.2017.2726566.
CIGS 太阳能电池中的吸收 - 检测原理
通过将 4 个不同探测器的辐射通量值相加/相减，确定 CIGS 层内每个波长的吸收能量：
- 在 CIGS 层开始处： 透射部分 (T1) 和反射部分 (R2)
- 在 CIGS 层末端： 透射部分 (T2) 和反射部分 (R1)
利用Parameter Variation Analyzer，可以自动完成减法，并通过一次模拟输出得到的吸收曲线。
Parameter Variation Analyzer结果
参数变化分析仪中的代码（CIGS 吸收示例）
文件信息