Lumerical学习——分析工具（Analysis tools）

一、分析工具和模拟环境（Analysis tools and the simulation environment）

        模拟计算完成后，模拟计算数据紧接着写到模拟工程文件中；甚至当模拟计算提前结束时计算得到的部分数据集也会写到文件中。当模拟完成后单击退出按钮、或者单击退出按钮提前结束模拟计算，工程文件将处于分析模式（Analysis mode），意味着要对数据迕行修改时必须先要切换到设计模式 （Layout mode）。

        在分析模式下可以查看模拟对象的属性，但不能进行编辑。这样可以保证在任何时候模拟计算的结果对应于所配置的模拟工程。用户可采用分析工具连续的分析模拟结果，直到关闭程序或者准备修改模拟对象并重新进行模拟计算为止。退出分析例程返回到设计模式后，计算的模拟数据会被删除。

二、分析组群（Analysis groups）

        分析组群包含一些对象实体，这些对象实体（Objects）可以是任何物件（Object），也可以是实现数据定制分析的相关脚本函数。例如，可以用一个功率监视器、反射率监视器、一级计算从这些物件吸收光波的脚本函数创建一个吸收监视器组群。也可以采用一个由结构/模拟区域/光源/监视器组成的分析组群自动操作一个优化/参数扫描过程，而且可以脚本函数刷新相应参数。

        如上看到的，有一个“设定（SETUP）”和一个“分析（ANALYSIS ）”选项卡。 SETUP 选

项卡中包含在分析组群中监视器需要编辑和设置的所有信息。结构组群实体对象（Structure groups object）的 SETUP 选项卡功能非常简单，但是，在编辑和分析两种模式下可以编辑“脚本标签 （ SCRIPT tab）”中的信息。

        “分析（ANALYSIS ）”选项卡包含分析监视器数据的所有信息。选项分为两部分。“变量标

签（VARIABLES tab）”的上半部分包含所有的输入参数，而下半部分为输出参数（结果名称）。

采用对应按钮可以加入或者删除参数。用下面的“保存分析（ SAVE ANALYSIS）”可以保存变量，

“运行脚本（ RUN ANALYSIS ）”按钮运行位于“脚本标签（ SCRIPT tab）”中分析脚本。

        脚本一旦运行，结果（输出参数）就成为监视器数据，按照简单监视器访问监视器数据的同样方法，从脚本提示和脚本文件可以访问输出数据。

三、绘图和显示图形窗口（Figure windows for plots and images）

        可以采用 1D 线、2D 表面和 3D 向量场图形可视化模拟计算结果。这类图形可以用内部的结果可视化窗口，或者脚本语言绘制。

四、数据输出（Data export）

        在某些情况下，用户可能希望输出模拟结果，采用 Lumerical 软件中不具备的其它某些工具进行更高级的图形绘制和数据分析。可以采用多种方法输出数据，但通常情况下可能需要采用脚本语言。 可以采用脚本命令 write 将数据输出到文本文件，或者采用命令 matlabsave 将数字保存到 .mat 格式文件。用命令 vtksave 同样可以将存储在数据集的计算结果输出到 Paraview （更复杂数据的可视化工具 ）。

五、可视化器（Visualizer）

        可视化器是一个数据分析工具，来自不同实体对象（监视器，参数扫描…… 等）模拟数据可送到可视化器。

        添加到可视化器的数据一直保留到删除前（例如，采用 "Remove"按钮，或者按窗口右上角的"X"）。 在比较不同数据集得结果时这是非常有用的。窗口的左上部是绘图区，显示窗口右上部设置定义的当前数据。下部分的许多选项可用来控制在绘图区显示什么样数据。如果绘图需要较多区域，这部分会缩小。

5.1 特性的可视化器（Visualizer attributes）

        特性是要绘制的物理量（例如，功率传输与频率的关系）。可以将多个特性送到可视化器。当绘制线性图形时，每个特性就以一个单独的图线，当使用图片和矢量图形时，只显示选择的特性。

DATA SET: 数据集全名称（可以包含多个特性）

ATTRIBUTE: 特性名称

VECTOR OPERATION: 选择向量特性的一个特定分量。

SCALAR OPERATION: 选择一个标量的特定分量，例如，（real,imag, abs, angle）

SCALE: 缩放要绘制的数据。

LEGEND: 本名称会显示在图形的图例中

NOTES: 用户加入的有关特性的其它信息。

VIEW DATA: 允许用户查看下述表格格式中的数据

        在这种表格格式中，用户可以选择一部分数据，并可“拷贝”或者“输出”到文本文件。另外，

你也可以把任何一部分数据发送到脚本工作区。

5.2 参数的可视化（Visualizer Parameters)

除了特性外，数据集同样包含相关的位置向量（例如，位置，频率）。

ATTRIBUTES: 相关特性的名称。

PARAMETERS: 参数的名称

VALUE: 如果是一个奇异值则显示值，如果是一个向量则为空白。

 ACTION: 控制图形中参数的处理方式。例如，选择哪个轴来绘制参数。

六、结果管理器（Results Manager）

6.1 结果查看（Results View）

        结果查看窗口显示了实体对象树中当前被选中的实的全部模拟计算结果。有模拟计算结果的任何模拟对象都会用一个标识显示在右下角。可以用鼠标键右击任何一个标识，然后通过弹出菜单命令将对应结果显示在可视化器，也可送到脚本工作区进行随后处理。

        使用 datasets 命令可以将原始数据打包成有意义的结果，然后可容易地进行参数化和可视化。 所有标准监视器的结果可以恢复到原始的、非参数化的矩阵形式（用 getdata），或者数据集形式 （用 getresult）。例如，在上面的结果查看图中，可以用“getdata”命令得到列在“rawdata”

下的结果。列在"results" 下的结果是数据集，可以用“getresult”命令得到（只有可视化时才计

算这些结果）。同每个结果相关的图标反映结果的类型：

矩阵（Matrix）：简单矩阵结果，无关联参数

矩阵数据集（Matrix dataset）： 是参数化的矩阵结果，至少包含一个特性（结果）以及对于

参数。

直线数据集（Rectilinear dataset）：是一个参数化矩阵结果，同一个直线网格（rectilinear grid）

关联。

非绌构化数据（Unstructured data）：是一组数据，没有被结构化为数据集或矩阵，而是几个

不同的类型组成。

 字符串（String）

        原始数据结果是所有非参数化的、简单的矩阵结果。要由矩阵创建参数化矩阵数据集，使用“发送到脚本（Send to script）”选项将发量拷贝到脚本工作区。

6.2 脚本工作区（Script Workspace ）

        脚本工作区显示当前脚本环境的所有变量。以列表格式显示变量当前值以及对应的维。鼠标右击变量然后在弹出菜单选择“可视化（Visualize）”用户就可以可视化脚本工作区中的任何变量。