층 폭을 체계적으로 조정하는 광학 필터 설계: 파트 B

이 튜토리얼의 파트 B에서는 필터 폭을 자동으로 스캔하는 방법을 살펴봅니다. 이를 통해 필터를 설계하고, 자동으로 스캔하며, 필터 구조가 투과와 반사 모두에 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있습니다. 체계적인 스캔을 실행하면 여러 서로 다른 필터 설계를 빠르게 개괄적으로 파악하고, 자신의 응용에 가장 적합한 설계를 선택할 수 있습니다.

필터 폭 스캔

메인 창의 Automation 리본으로 이동하여 Parameter Scan을 클릭합니다 (?? 참조). Parameter scan 창이 열리며, 이미 new라는 새 스캔 항목이 있어야 합니다. 이 항목을 더블 클릭하면 스캔 설정 창이 나타납니다 (?? 참조). 마지막으로 Run scan을 클릭하여 계산을 시작합니다. 스캔은 선택한 파라미터 값의 수에 따라 완료까지 잠시 시간이 걸릴 수 있습니다.

Run scan을 클릭함으로써 ??에 표시된 작은 프로그램을 실행한 것입니다. 이 프로그램은 나중에 설명하겠지만, 본질적으로 가장 높은 굴절률을 가진 층의 두께를 여러 값에 걸쳐 변화시킵니다. Parameter Scan 창의 Output 탭을 열면 ( ?? 참조): 네 개의 디렉터리가 보일 것입니다—각각은 스캔된 두께 중 하나에 해당합니다. 각 디렉터리는 평소와 같은 파일을 포함하는 완전한 시뮬레이션이며, 차이는 해당 층의 두께뿐입니다.

스캔 폴더의 루트에는 특수한 “다중 곡선” 아이콘도 있습니다(CSV 파일에 다중 선 기호가 표시됨). 이것들은 모든 하위 시뮬레이션의 해당 곡선을 집계한 것입니다. optical_output을 더블 클릭하여 열면 ( ?? 참조); reflect.csv와 transmit.csv가 보일 것입니다. reflect.csv를 열면 ??에 보인 것처럼, 스캔된 모든 두께의 반사율이 한 그래프에 플롯됩니다.

파라미터 스캔 창 프로그램 이해하기

다시 ??를 보면, 다섯 개의 행이 나열되어 있는 것을 볼 수 있습니다. 각 행은 스캔할 파라미터를 지정합니다. 이 예제에서 파라미터는 에피택시 적층 구조의 특정 층 두께 (dy)입니다. 항목은 epitaxy.layer0.dy, epitaxy.layer2.dy, epitaxy.layer4.dy, epitaxy.layer6.dy, 그리고 epitaxy.layer8.dy입니다. 이 행들은 장치 구조 내의 고굴절률 층에 해당합니다.

첫 번째 줄에는 다음과 같은 두께 값 목록이 보입니다: 1.0e-7, 2e-7, 4e-7, 8e-7. 이 값들이 스캔이 layer0에 할당할 값입니다. 이 행의 연산은 scan으로 설정되어 있으며, 이는 프로그램이 지정된 값들에 대해 layer0의 두께를 체계적으로 변화시킨다는 뜻입니다.

다른 층들(layer2, layer4, layer6, layer8)의 경우, 연산이 epitaxy.layer0.dy에 연결되어 있습니다. 값 열에는 duplicate로 표시됩니다. 이는 프로그램이 현재 layer0에 설정된 값을 복사하여 다른 고굴절률 층들에도 적용하도록 지시합니다. 즉, layer0가 바뀔 때마다 다른 고굴절률 층들도 자동으로 동일한 두께로 업데이트됩니다.

요약하면, 이 프로그램은 하나의 고굴절률 층에 대해 일련의 두께 값을 스캔한 다음, 그 두께를 적층 구조의 다른 모든 고굴절률 층에 복제합니다. 각 경우마다 솔버가 실행되므로, 층 두께의 함수로 필터 성능이 어떻게 변하는지 탐색할 수 있습니다.

요약

이 튜토리얼의 이 부분에서, 파라미터 스캔을 사용하여 광학 필터 설계를 자동화하는 방법을 배웠습니다. 층 두께를 체계적으로 변화시키고, 여러 층에 걸쳐 파라미터를 복제하며, 이러한 변화가 투과와 반사에 어떤 영향을 주는지 탐색했습니다. 이러한 도구를 사용하면 이제 많은 가능한 필터 설계를 빠르게 평가하고, 자신의 응용에 가장 적합한 구조를 식별할 수 있습니다.