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建立简单模型完成第一次计算

本章用于建立 Dreapex TMM 的最小可复现操作流程:确认默认模型、完成一次基准计算,并读取第一组频谱结果。写作对象是具有本科层次理工背景的光学初学者,以及需要快速熟悉软件界面的光学工程人员。

本章完成一条最短基准流程:确认默认结构与默认光学参数、执行首次计算、读取首批 R/T/ALayer Absorption 结果,并完成一次基本物理校验。

适用范围

本章只覆盖最短且稳定的操作路径:

  1. Structure 中确认默认堆栈。
  2. Optics 中确认默认入射条件与探测器。
  3. 通过顶部工具栏执行一次普通计算。
  4. Logs 中确认任务完成。
  5. 在结果页读取第一组曲线。

现阶段不引入外部材料文件、入射光谱、颜色计算、参数扫描或优化。先建立稳定基线,再进入高级功能,效率更高。

界面功能分区

开始第一次计算前,先识别文档中会反复使用的四个界面区域。

区域主要内容作用
顶部工具栏RunRun SweepRun OptimizerStop 及全局控制项提交计算任务并控制执行
左侧导航ModelOptimizationInformationResultsSettings在建模、求解与结果分析页面之间切换
主工作区参数表单、图表、表格与日志内容承载当前页面的输入或输出
底部校验状态、分组错误与可运行性反馈在运行前后提供状态与诊断信息

使用时可按这个原则理解:左侧负责切页,顶部负责运行,中央负责操作和读结果,底部 Footer 负责先提示校验和诊断状态。

基准模型

store-file.ts 中定义的默认模型可直接用于第一次计算。如果软件当前打开的是其他页面,或恢复了之前的本地草稿,请先切换到 Structure,并确认界面中的模型与下列基线一致。

默认结构包含两层:

顺序名称厚度折射率模型状态
1ITO40 nmFile已启用、相干层
2Substrate1 umFile已启用、透明、非相干

默认环境介质为:

  • Incidence MediumAir-in,常数折射率 n = 1
  • Transmission MediumAir-out

默认光学参数为:

参数数值
入射角 incidentAngle
偏振比例 pRatio0.5
波长模式Sweep
波长范围400 nm900 nm
波长步长5 nm
单波长值550 nm
已启用探测器TRALayer Absorption
入射光谱关闭
可见颜色关闭
深度分辨率1 nm / point

第一次运行需要注意两点:

  1. 这套默认模型不需要额外导入折射率文件。
  2. Layer Absorption 默认已启用,因此基准计算同时给出总能量项和按层吸收结果。

基准操作流程

第一次计算应当作为一次受控的单参数检查进行。推荐只修改 ITO 厚度,其余参数保持不变。

  1. 打开 Structure
  2. 确认表格中存在 ITOSubstrate 两层。
  3. 确认 ITO = 40 nmSubstrate = 1 um
  4. 确认两层均使用 File 折射率模型。
  5. 确认 SubstrateTran.Inco. 已启用。
  6. ITOThickness40 改为 60,或改为任意其他正值。
  7. 暂不修改其余结构参数。

这种改法适合作为首个练习,因为它只改变一个物理意义明确的变量,同时保持模型有效。对典型薄膜干涉问题而言,厚度变化通常会直接引起可识别的谱线移动。

随后确认光学参数。

  1. 打开 Optics
  2. 保持 Incident Angle = 0°
  3. 保持 pRatio = 0.5
  4. 保持波长模式为 Sweep
  5. 保持 From = 400 nmTo = 900 nmStep = 5 nm
  6. 确认 RTA 处于启用状态。
  7. 保持 Layer Absorption 启用。
  8. 保持 Incident SpectrumVisible Color 关闭。
  9. 保持 Depth Resolution = 1 nm / point

如果此时 Run 仍为禁用状态,说明模型仍有校验错误。应先返回 StructureOptics 修正无效字段,再继续执行计算。

运行与日志确认

在顶部工具栏点击 Run

标准运行流程如下:

  1. 软件提交当前模型进行计算。
  2. 界面切换到 Logs
  3. 日志区域显示任务是否已启动、已完成或失败。

第一次运行时,进入结果页之前应先在 Logs 中确认以下事项:

  1. 任务已被成功接受并开始执行。
  2. 任务已正常完成。
  3. 未出现阻断性错误。

如果任务没有启动,通常是因为输入仍未通过校验;如果任务启动但未完成,应先根据日志定位问题,再返回模型页面修正。

结果读取

计算成功后,按以下顺序查看结果页:

  1. Reflectance
  2. Transmittance
  3. Absorptance
  4. Layer Absorption

这个顺序是有意设计的。前三项先建立整体能量分配图景,Layer Absorption 再用于判断吸收在膜系内部的分布位置。

读取基准结果时,应关注以下几点:

  1. 横轴为波长,默认扫描范围为 400-900 nm
  2. 纵轴为当前所选物理量的归一化结果。
  3. ITO 厚度发生变化时,干涉峰谷位置应发生移动。
  4. Layer Absorption 可用于判断总吸收主要来自哪一层。

如果某些结果项仍然处于禁用状态,通常表示本次计算未生成该类结果。这是配置结果,不必直接视为软件错误。

基本物理校验

第一次计算完成后,可用以下规则判断结果是否满足基本物理一致性:

  1. RTA 应保持在合理的归一化范围内;对无增益被动模型,不应出现明显非物理异常。
  2. 对同一波长点,R + T + A 应接近 1
  3. Layer Absorption 启用时,各层吸收之和应与总 A 大体一致。
  4. 仅修改 ITO 厚度时,曲线应发生变化,但不应导致结果页空白或曲线消失。

若上述检查不成立,建议按以下顺序排查:

  1. 确认厚度输入仍为有效正数。
  2. 确认 Logs 中显示任务已成功完成。
  3. 确认当前会话没有恢复旧草稿,导致模型已偏离本章基线。

首个参数对比

在进入后续章节前,建议先做一次受控对比:

  1. 设定 ITO = 40 nm,运行一次,并记录 Reflectance 曲线。
  2. ITO 改为 60 nm,再次运行。
  3. 对比两次 ReflectanceTransmittance 曲线中极值点的位置变化。

这是最适合作为起步练习的对比方式,因为它隔离了单一结构参数,并能在不引入新材料或高级求解设置的前提下,直接展示厚度变化带来的光学响应差异。

下一步

当你能够稳定重复这条基准流程后,建议按以下顺序继续:

  1. 阅读 结构配置,理解每一列结构参数及其编辑逻辑。
  2. 阅读 光学参数,理解波长模式、探测器分组与光源设置。
  3. 随后进入 参数扫描 进行系统参数研究,或继续阅读结果章节进行更细致的结果分析。
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