SPOTS POSITION

ASAP에서 Rays가 생성되면 각각의 Ray에 대한 모든 정보를 계산한다. 여기서 정보라 하면 위치, 방향, 세기, 현재 지나고 있는 매질의 특성등 계산할 수 있는 모든 것이 이에 해당된다. 그 중 Rays가 Detector를 지날 때 Detector의 어느 위치를 지나는지 알 수 있는 명령어가 SPOTS POSITION 이다. Calculate Flux Distribution 윈도우에서 Flux/Area(Irradiance using SPOTS POSITION) 라디오 버튼을 선택했을 때의 script는 다음과 같았다.

WINDOW  X  Y
PIXELS  39  1  OFF
SPOTS  POSITION 

WINDOW 그룹박스는 결과를 보여줄 화면의 좌표축을 설정하는 것으로 Vertical/Horizontal의 기준은 모니터 화면을 생각하면 된다. 모니터의 세로축이 Vertical이며 가로축이 Horizontal이다. 그리고, 항상 세로축이 먼저 나온다. Auto Scale을 선택하면 rays가 분포하는 영역을 자동으로 계산해서 가로/세로의 범위를 설정하고, Min/Max 값을 설정해 주면 그 값이 적용되어 범위에서의 결과값을 보여준다. 결과의 일 부분만을 보고 싶을때 좌표값을 설정해 주면된다. 그림 12.22에서는 우리가 알아보기 편하게 Vertical:을 Y로, Horizontal:을 X로 변경하였다.

Spot Position_01
그림 12.22 Calculate Flux Distribution 윈도우

PIXELS Resolution 그룹박스는 결과를 분석하기 위해 Detector를 바둑판처럼 나누어 놓은 것으로써 해상도를 설정한다. 앞에서 Detector를 RECT 10 10 으로 설정했다. 이것은 X축으로 -10~10까지 즉, 20um의 크기를 가지며 Y축으로도 동일하게 20um의 크기를 가지는 사각형이 되는 것이다. 결과적으로, 20um×20um의 사각형을 39등분으로 바둑판처럼 나누어(Bin을 만들어) 작은 Bin에 들어오는 각각의 Rays들의 평균을 분석하는 것이다.

만약 Bin을 1개로 하면 Detector의 총면적을 평균하게 된다. 이런경우 어느 한쪽에 Rays가 치우쳐 있어도 이를 알아볼 수 없게 된다. 그리고, Bin을 너무 많이 나누면 1개의 Bin에 들어오는 Rays의 양이 너무 적어서 평균의 의미가 없어지게 된다. 적당한 Bin으로 나누어야 하는데 이것은 엔지니어의 판단에 달려있다.

PIXELS (ASAP Command)

Sets the resolution for graphics and calculations.

PIXELS n [ r ] [ ON  ] [ FILL ]
                 OFF    NOFILL
Option Description
n sets the number of equally-spaced pixels along the vertical axis of the plotting window for all subsequent plots (default=39)
r ratio of pixels per system unit along the horizontal axis to pixels per system unit along the vertical axis (default=1)
ON or OFF flag to turn the plotting of a pixel sampling box on or off (the default)
FILL or NOFILL flag to fill or not fill the plotting window, in both directions, with the plot
예를들면, X축으로 15, Y축으로 10의 직사각형 Detector를 만들고, PIXELS를 Vertical 10, Ratio 1로 설정해서 PICTURE 를 그려보자.

SURFACE
PLANE  Z
  10  RECT  15  10
OBJECT  ‘DETECTOR’ 

PIXELS  10  1

PICTURE  “SPOT_POSITION’

PICTURE의 결과를 보면 Detector의 X축이 ±15um, Y축이 ±10um인것을 확인할 수 있고, Y축으로 10개의 Bin, X축으로 15개의 Bin이 있는 것도 확인 할 수 있다. Ratio를 1로 하였기 때문에 Bin은 정사각형으로 되어있다. 하나의 Bin은 하나의 색으로 표현되어있는데, 이것은 각 Bin에 들어온 Rays의 평균을 보여주기 때문에 각각의 Bin 안에서의 빛의 세기 분포는 알 수 없다.

Spot Position_02
그림 12.23 PIXELS  10  1의 PICTURE 결과

이번에는  PIXELS  10  0.5 로 설정하고 PICTURE를 그려보자. Ratio가 0.5이기 때문에 Y축은 10개의 Bin으로 되어있지만 X축은 7개의 Bin으로 되어있다.

Spot Position_03
그림 12.24 PIXELS  10  0.5의 PICTURE 결과

NOTE…
 PIXELS의 Bin 값은 주로 홀수값으로 설정한다. 확실한 이유가 알려진건 없지만, 좌우 대칭으로 하고 원점에 한점을 더 찍기 위해서인 것 같다. PICTURE의 결과와 같이 Detector를 Bin으로 나누고 그 Bin 값을 읽게 되는데 이 값이 짝수이면 원점에 값이 없고 Bin과 Bin의 경계가 되어서 원점의 값을 어느쪽의 Bin 값으로 읽어야 할지가 모호해 진다. 그런데 홀수로 하면 Bin의 중심을 정확히 읽을 수 있기 때문에 문제의 소지가 없어진다. 이것은 우리가 Detector의 중심값을 많이 보기 때문이다.

Plot 그룹박스는 Detector에 맺히는 Rays의 위치 분포를 확인하기 위한 것으로 Plot all Rays 라디오 버튼을 선택하면 그림 12.25의 결과를 보여준다. 그리고 Do not generate plot을 선택하면 결과를 보여주지 않는다. 그러나, 결과를 보여주지 않는다고 해서 계산을 하지 않는것은 아니다. 단지, Graphic적으로 Plot을 하지 않아 계산 속도를 향상시키기 위해서일 뿐이다. Do not generate plot 라디오 버튼을 선택하면 SPOTS POSITION 명령어 뒤에 ATTRIBUTE 0 가 붙는다. ATTRIBUTE 0 가 Plot을 하지 말라는 뜻이 된다.

Spot Position_04
그림 12.25 SPOT POSITION

그림의 왼쪽 아래에 세로축이 Y, 가로축이 X로 표시된 좌표축을 확인할 수 있다. 위와 같이 SPOT POSITION 은 Detector에 맺힌 rays의 위치만 알 수 있지 rays의 세기나 방향은 알 수가 없다.

잠깐 앞의 프로그램 중 일부를 다시 한번 살펴보자.

UNITS UM  ‘LUMENS’
WAVELENGTHS  550  NM

EMITTING  OBJECT EMITTING_PLANE  100000
FLUX  TOTAL 100 

현재 사용되는 기구적인 치수들의 단위를 um로 설정하였고 파장은 550nm로 단일파장을 설정하였다. 그리고, SPOTS POSITION 결과를 보면 Y축으로는 -9.99996um ~ 9.99742um의 좌표 안에 Rays가 도달하였고, X축으로는 -9.99992um ~ 9.99850um의 좌표 안에 Rays가 도달하였다.Rays는 100,000개를 생성하여 Detector로는 41,799개가 도달하였고 나머지는 Detector에 도달하지 않고 허공으로 날아갔다는 뜻이 된다. Flux Total을 100으로 설정하였기 때문에 Ray 1개는 0.001Flux(100/100000)로 설정되었고, Detector의 Total Flux 값은 41.7990이 되었다.

 — SPOTS POSITION 

 Distribution of data within:
Window Vertical: Y = -9.99996     to  9.99742      ( 19.9974    )
Horizontal: X = -9.99992     to  9.99850      ( 19.9984    )

Opening NEW distribution file 9: C:\_ASAP Design\bro009.dat
Rays    Flux
41799  41.7990
Maximum =  0.2167870     minimum =  3.0426230E-02

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