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04 - Apsys Struttura del programma

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In questa sezione illustreremo la struttura di Apsys dal punto di vista informatico, ovvero mostreremo come il programma si articola, e quali operazioni è necessario compiere per svolgere una simulazione.

La base di una simulazione in Apsys è costituita da 3 file di diverse estenzioni: .layer, .sol e .plot.

  • Il file .layer serve a generare i file .geo, .doping, .mater e .mplt
  • Il file .sol definisce le proprietà dei materiali ed è possibile decidere i metodi numerici da usare per il calcolo della simulazione e eventuali altri parametri(tensioni di polarizzazione).
  • Il file .plt è quello fornisce i risultati della simulazione sotto forma di grafici a 2 dimensioni o 3.

Ci sono altri tipi di file ausiliari che sono necessari al software per funzionare correttamente:

  • Il file .geo da una descrizione dettagliata della geometria del dispositivo e la collocazione iniziale della griglia per il metodo FEM (Finite Element Method).
  • Il file .doping contiene le informazioni sul drogaggio e deve essere incluso nel file . sol
  • Il file .mater contiene informazioni sul materiale e va anch'esso incluso nel file .sol
  • Il file .mplt descrive la griglia che verrà utilizzata. Tramite questo file è anche possibile visualizzare tale griglia.
  • Il file .gain è un importante file che viene utilizzato per visualizzare un anteprima dello spettro del guadagno ottico, dell'emissioni spontanee, delle sottobande del QW e altre proprietà fisiche critiche. Serve soprattutto per dare una stima preliminare delle prestazioni dell'intera simulazione.
  • I file .out_xxxx sono i risultati numerici della risoluzione dell'equazioni, questi verranno utilizzati dal file .plt per poter mostrare i grafici; le xxxx sono un valore crescente: il file out_0001 corrisponde solitamente al caso d'equilibrio, i seguenti invece vengono decisi dal file .sol.
  • I file .std_xxxx sono altri risultati che servono al programma per poter tracciare correttamente i grafici in tre dimensioni colorati.
Le principali difficoltà nell'utilizzo del programma sono in grande parte causate dall'elevato numero di parametri che è possibile impostare per la simulazione. Per facilitare il compito è possibile, utilizzando appositi strumenti, fornire un numero ridotto di parametri. Apsys fornisce per questo scopo dei Setup Utility Programs (SUP's) che, tramite un interfaccia di solo testo, sono in grado di generare i vari file, essa è composta da:
  • SetupLayer che si occupa di generare il file .layer
  • SetupApsys,SetupLastip or SetupPics3d possono essere usati per produrre i file .sol,.gain e .plt
Per facilitare ulteriormente l'utente Apsys dispone anche di varie Graphic User Interface (GUI):
  • SimuCenter è l'interfaccia principale di Apsys.exe e integra vari strumenti per le impostazioni dei dispositivi e altri programmi grafici.
  • LayerBuilder è un interfaccia grafica per la creazione del file .layer.
  • geoEditor permette all'utente di disegnare la struttura del dispostivo, rispetto al .layer è possibile definire forme complesse e irregolari.
  • CrossLightView è invece l'interfaccia per la visualizzazione dei risultati, è in grado di generare grafici in 3D con il supporto del OpenGL.
Il primo passo per iniziare una simulazione è la creazione di una griglia in base alla forma e al materiale del dispositivo. Per descrivere la griglia si utilizza il file .msh che descrive le coordinate e i nodi della griglia e viene utilizzato nel file .sol tramite il comando load_mesh. Per creare la griglia invece si può partire dal file .geo che fornisce tutti gli elementi necessari alla creazione.
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