Lumerical Python API学习笔记（二）

笔记参考 LINK

1.会话管理

fdtd = lumapi.FDTD

打开新的FDTD Solutions界面
可以一次创建同一产品和不同产品的多个会话，例如：

mode1 = lumapi.MODE()
mode2 = lumapi.MODE()
device = lumapi.DEVICE()

每个产品的构造函数都支持以下命名的可选参数：

hide（默认为 False）：在启动时显示或隐藏 Lumerical GUI/CAD 环境
文件名filename（默认为空）：如果为空则启动新应用程序，如果提供 lsf 文件将运行脚本。如果提供了项目文件名；如果可以在路径中找到它，它将尝试加载项目。

eval()函数：相当于把一段包含脚本信息的字符串文本或者.lsf文件识别出来，然后打开fdtd窗口运行该段脚本。

在管理会话时发现pycharm运行脚本完成后Lumerical窗口会自动关闭，导致存图等操作不方便。可以用：

import time
while 1:time.sleep(10)

让窗口一直悬停开启或者：

if input() == '1':exit()

控制程序结束。

使用构造函数添加模拟对象：

fdtd.addfdtd(dimension="2D", x=0.0e-9, y=0.0e-9, x_span=3.0e-6, y_span=1.0e-6)

其他一些常用函数：

from collections import OrderedDict
props = OrderedDict([("name", "power"),("override global monitor settings", True),("x", 0.),("y", 0.4e-6),("monitor type", "linear x"),("frequency points", 10.0)])
fdtd.addpower(properties=props)

文档字符串：有关环境中lumapi方法的信息，支持Lumerical会话对象的Python文档字符串，可以使用Python内置函数help来查看文档字符串：

help(f.addfdtd)

2.数据传递

使用Python API驱动Lumerical时，环境建立了联系但是二者不共享工作区。getdata()可以返回参数以及单个场数据，比如Ex；getresult()可以直接返回数据集
Python和Lumerical数据对照：

Lumerical	Python
String	string
Real	float
Complex	np.array
Matrix	np.array
Cell array	list
Struct	dictionary
Dataset	dictionary

后续遇到相关问题再详细讨论

3.进行光子逆向设计

该领域的简要介绍可以参考：
LINK
这是对文章的中文解读 LINK

掌握一些基本术语：梯度下降优化（gradient descent optimization）；品质因数（figure of merit），也缩写成FOM；局部最小值（local minima）；成本函数（the cost function）。

伴随法（Adjoint method）

在Lumerical中，伴随方法被打包成lumopt模块。Lumopt有两种不同方式——形状优化和拓扑优化。
形状优化可以直接定义要变化的几何参数，以及参数的界限。这允许用户从一个好的初始起点开始设计并对其进行改进；但是，定义几何形状需要一些工作，并且可以通过此参数化实现的解决方案集可能会受到限制。像这样的显式参数化意味着可轻松执行可制造性的设计规则。
拓扑逆向设计要求用户简单地定义可优化的封装和所涉及的材料。结果，参数只是该区域的体素，允许实现非常不直观的形状。通常会实现莫名其妙的形状和出色的性能，但由于出现的小特征，这些结构往往更难用光刻法制造。我们采取了多种措施来确保它们的可制造性，包括平滑函数和惩罚项以减少小特征。

后续第一阶段的Lumerical Python API开发围绕lumopt进行。