本文演示了 Lumerical 仿真软件与 Python 联合工作的具体流程，展示了开发复杂的自动化仿真计算和高级数据处理、绘图的可行性。使用 Python API（即上一篇文章中提到的lumapi库）即可实现仿真软件与Python的交互操作。用户可以用 Python 代码实现对于 Lumerical 软件仿真的初始化设置，运行和迭代，以及数据传递和处理。
1. 开启会话
连接到 lumapi.py 文件是启用 Lumerical-Python API 接口的关键。首先需要导入 lumapi 库并初始化会话 (初始化会话需要 GUI lisence)，详细方法参考Lumerical Python API (二) - 初始配置，之后便可以对仿真对象进行访问，相关的开启会话函数在lumapi库中均有定义：fdtd = lumapi.FDTD() #开启会话 mode = lumapi.MODE() device = lumapi.DEVICE() interconnect = lumapi.INTERCONNECT()
- “hide”：可设置为“True”或“False”，默认为“False”，决定是否显示仿真软件的GUI/CAD界面；
- “filename”：默认为空，保持默认则创建一个新工程，如果提供了脚本文件，则会在新工程中运行该脚本；如果输入具体文件名则会打开相应文件名的工程。
如果要打开名为simple_high_Q_cavity.fsp的工程，只需运行：shQc = lumapi.FDTD(filename='simple_high_Q_cavity.fsp', hide = False)
如果要在FDTD中直接运行名为simple_high_Q_cavity.lsf的脚本，且不显示仿真软件的GUI/CAD，只需运行：
run_script = lumapi.FDTD(filename='simple_high_Q_cavity.lsf', hide= True)
使用API接口进行编程时，可以用Python定义函数，也可以利用lumapi中的自动同步函数，从 .lsf 脚本文件中导入函数，具体方法是用eval( )函数执行脚本。例如，要导入脚本字符串中的函数，只需运行：fdtd = lumapi.FDTD() fdtd.eval('function helloWorld(){return \'hello world\';}\nfunction addTest(a,b){return a+b;}') print(fdtd.helloWorld()) print(fdtd.addTest(9.2,2))
便会输出结果“hello world”以及“11.2”。要导入脚本文件“testScript.lsf”中的函数，只需运行：fdtd = lumapi.FDTD() script = open('C:/desktop/testScript.lsf'.'r').read() fdtd.eval(code)
def testAddingMethodsFromConstructor(self): app = self.appConstructor(script='testScript.lsf') expectedMethods = {'helloWorld' }expectedResults = ['hello world from script file'] results = [] results.append(app.helloWorld()) self.assertEqual(results, expectedResults) app.close()
从2019a版本开始，Python API支持使用构造函数添加对象和从构造函数设置仿真对象。构造函数可以添加仿真区，并设置相关的参数，如位置、大小等等：
fdtd.addfdtd(dimension='2D', x=0.0e-9, y=0.0e-9, x_span=3.0e-6, y_span=3.0e-6)
添加监视器：
props = OrderedDict([('name', 'power'),('override global monitor settings', True),('x', 0.),('y', 0.4e-6), ('monitor type', 'linear x'),('frequency points', 10.0)]) fdtd.addpower(properties=props)
如果对象的某一参数会受到其他参数影响，这时使用有顺序的字典设置，要用到OrderedDict( )函数，注意OrderedDict包只适用于Python 2，可以安装适用于Python 3的Collections包。如果参数独立，则可以直接用Python字典设置：
props = {'name': 'power', 'x' : '0.0', 'y' : '0.0', 'monitor type' : 'linear x'} fdtd.addpower(properties=props)
如果要给仿真对象修改或添加某些参数，lumapi中均有相应的函数来完成，也可以通过本文“2.导入方法”中提到的方式，用一些.lsf脚本命令实现，例如添加长方体：
rectangle = fdtd.addrect(x = 2e-6, y = 0.0, z = 0.0) rectangle.x_span = 10.0e-6 rectangle.y_span = 0.4e-6 rectangle.z_span = 0.2e-6
Python会自动删除作用域以外的变量，因此大多数时候不需要手动关闭会话。在pyCharm中，Python程序运行结束也会自动关闭会话，即所打开的仿真软件窗口在程序运行结束时会自动关闭。也有一些其他编译器，不自动关闭会话，如果想手动进行关闭，可以使用close( )函数：
本节简单介绍了lumapi的会话管理，可以初步实现Lumerical仿真软件与Python脚本的交互。Lumerical脚本语言可以看作是Python代码的子集，lumapi给用户提供了更为丰富的创造空间，原先.lsf脚本难以实现的功能，现在都有希望借助Python脚本实现。之后我们将讨论两种脚本之间的关联，并阐述Python与Lumerical之间数据传递的规律。
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