仿真分析
这篇导读介绍如何结合探测器、Sweep 和 Optimizer 完成结构优化与原理分析。探测器定义要观察的物理量，Sweep 显示膜厚、入射角或偏振等参数如何改变结果，Optimizer 根据目标函数搜索满足要求的结构。后续文章覆盖 R/T/A 与层吸收、光谱与颜色、椭偏、深度分布和色散分析。
阅读后，你可以从一个设计问题出发选择探测器，定义 Sweep 变量或 Optimizer 目标，比较参数影响，读取优化结果，并回到 Results 验证结构和物理解释。
章节职责
| 章节 | 内容 |
|---|---|
| 基本光学结果 | R / T / A / Layer Absorption 的定义、前置条件、结果页读法 |
| 光谱与颜色分析 | 光谱结果、颜色结果、入射光谱与可见色计算配置 |
| 椭偏结果 | Psi / Delta 的定义、全相干前提、图表模式 |
| 深度分布结果 | Poynting Vector / Absorption Density / Electric Field / Refractive Index 的定义、视图与阈值 |
Analysis | 问题识别、探测器选择、扫描建议、优化入口、结果回查顺序 |
Case Studies | 具体应用场景的完整配置、运行、扫描、优化与结果分析 |
标准分析流程
| 步骤 | 页面 | 输出 |
|---|---|---|
| 1 | Structure、Optics | 基线结构、探测器组合、波长模式、角度、偏振与锥角条件 |
| 2 | Run + Results | 第一组系统级或局部结果，确定问题类型 |
| 3 | Sweep | 单参数、双参数或多参数结果，识别敏感变量和稳定区间 |
| 4 | Optimizer | 目标量属于 R / T / A 时执行优化；目标类型包括 Scalar、Curve Fit 和 Color Match |
| 5 | Results | 回查优化后的系统级结果、层级吸收或深度分布 |
| 6 | Case Studies | 进入具体应用场景的完整流程 |
基线示例
本章后续截图基于同一套默认结构展开。该基线便于连续比较 Run、Sweep 和 Optimizer 的结果差异。
| 项目 | 设置 |
|---|---|
| 结构 | ITO 40 nm + Substrate 1 um |
| 入射介质 | Air-in，n = 1 |
| 透射介质 | Air-out，n = 1 |
| 波长采样 | 400-900 nm，步长 20 nm 或 10 nm，按各图实际设置 |
| 基础探测器 | Reflectance，部分图同时启用 Transmittance / Absorptance / Layer Absorption |
| 额外扫描参数 | 依各图切换 structure.ITO.thickness、optics.incidentAngle、optics.pRatio |
结果量与分析入口
| 问题类型 | 优先结果页 | 进入 Analysis 的页面 |
|---|---|---|
| 反射、透射、总吸收、层吸收 | 基本光学结果 | RTA 与层吸收分析 |
| 光谱形状、颜色稳定性 | 光谱与颜色分析 | RTA 与层吸收分析 |
| 偏振响应、厚度敏感性、角度敏感性 | 椭偏结果 | 椭偏探测器分析 |
| 能流、局部吸收、场增强、层内位置 | 深度分布结果 | 深度探测器分析 |
| 脉冲展宽、啁啾补偿、PMD 评估、色散预算 | 色散结果（Phase、GD、GDD、DGD） | 色散分析 |
扫描维度与结果视图
通用结果页
通用结果页包括 Reflectance、Transmittance、Absorptance、Psi、Delta、Phase、GD、GDD、DGD 以及大多数按单一标量或单一光谱输出的结果页。
| 波长模式 | Sweep 参数数 | 典型结果 | 主要视图 |
|---|---|---|---|
Sweep | 1 | 一组波长曲线随一个参数变化 | Line、Heatmap |
Sweep | 2 | 固定波长下的二维参数图；保留 3D 散点入口 | Heatmap、3D Scatter |
Sweep | 3 及以上 | 结果维度过高 | Table |
Single 或 Average | 1 | 标量结果随一个参数变化 | Line |
Single 或 Average | 2 | 标量结果在两参数平面上的分布 | Line、Heatmap |
Single 或 Average | 3 | 三参数标量结果 | 3D Scatter |
Single 或 Average | 4 及以上 | 结果维度过高 | Table |
上图中，Reflectance 使用波长扫描模式，Sweep 仅包含 structure.ITO.thickness 一个参数。结果保留完整光谱，右侧提供 Line 和 Heatmap 两种视图。
上图中，Sweep 同时包含 structure.ITO.thickness 与 optics.incidentAngle。热图视图固定一个波长点，把两个扫描参数放到 x / y 轴，适合读取最优区间和角度漂移。
上图中，3D 视图保留 wavelength / thickness / incidentAngle 三个维度，颜色表示结果值。该视图适合检查趋势和耦合关系，不适合读取精确数值。
上图中，Sweep 包含 structure.ITO.thickness、optics.incidentAngle、optics.pRatio 三个参数。结果页回退到表格。表格是高维结果的最终出口，不应再强行转成图。
Layer Absorption
Layer Absorption 属于专用结果页，视图规则与通用结果页不同。
| 波长模式 | Sweep 参数数 | 主要视图 |
|---|---|---|
Sweep | 1 | Line、Heatmap、3D Bar |
Sweep | 2 | 3D Scatter 或表格，取决于结果维度 |
Single 或 Average | 1 | Stacked Area、Line |
Single 或 Average | 2 | Line、Heatmap、3D Bar |
Single 或 Average | 3 及以上 | 3D Scatter 或 Table |
Layer Absorption 同时包含层序维度和结果值。图形适合看各层吸收的整体分布；精确比较应导出表格。
深度分布结果
深度分布结果页包括 Poynting Vector、Absorption Density、Electric Field、Refractive Index。这组结果同时包含深度轴，视图规则再次不同。
| 波长模式 | Sweep 参数数 | 主要视图 |
|---|---|---|
Single | 0 | Line |
Sweep | 0 | Line、Heatmap |
Sweep | 1 | Line、Heatmap、3D Scatter |
Single | 1 | Line、Heatmap、3D Scatter |
Single 或 Average | 2 | 3D Scatter 或 Table |
深度结果页中的 Heatmap 和 3D Scatter 通常需要先选择一个波长点，或将波长本身作为其中一个坐标维度。结果页右侧控件会显式暴露该选择。
扫描结果的读法
| 场景 | 首选视图 | 主要信息 |
|---|---|---|
| 一个参数，关注谱线移动 | Line | 峰谷位置、交叉点、整体抬升或下降 |
| 一个参数，关注稳定区间 | Heatmap | 哪些参数区间变化平滑，哪些区间敏感 |
| 两个参数，关注设计窗口 | Heatmap | 最优区间、带边漂移、角度稳定性 |
| 两个参数，关注多维趋势 | 3D Scatter | 参数耦合、局部极值、异常点 |
| 三个及以上参数 | Table | 精确筛选、排序、导出和后处理 |
锥角平均
在 Optics 中启用 Cone Angle 后，求解器会对一组入射角范围内的结果做加权平均。锥角可通过半角、f 数或数值孔径定义。该功能仅对 R、T、A 和 Layer Absorption 探测器有效，椭偏、深度分布和色散探测器不受影响。
进入优化器的条件
| 条件 | 当前要求 |
|---|---|
| 目标量 | R / T / A（通过 Scalar、Curve Fit 或 Color Match 目标） |
| 目标类型 | Scalar：最大化、最小化或逼近目标值；Curve Fit：匹配用户定义的光谱形状；Color Match：匹配目标 CIE LAB 颜色 |
| 算法 | TRF、L-BFGS-B、Nelder-Mead |
| 搜索模式 | 局部优化、Grid Search + 局部优化 |
| 变量组 | 以 structure、surroundings 为主 |
| 独立入射光 | 每个目标可配置独立的入射光条件 |
| 页面入口 | Run Optimizer |
| 结果回查 | 回到 Results 验证副作用与结构合理性 |
下列目标不应写成当前直接优化流程：
Psi / DeltaPhase / GD / GDD / DGD- 深度场分布
- 层内局部吸收位置
章节入口
下一步
系统级问题从 RTA 与层吸收分析 开始。偏振响应问题进入 椭偏探测器分析。局部场与局部吸收问题进入 深度探测器分析。脉冲展宽、GDD 补偿或 PMD 评估进入 色散分析。