optik

• Project by: Santiago Torres
• Collaborator: Me

Calculate Reflectance and Transmitance of cell using Python OOP.

Simulación del modelo óptico en Python 3+

Se utilizó programación orientada a objetos (POO) y la librería numpy, definiendo las clases bulk y layer, que tienen atributos propios de sus características físicas y métodos necesarios para el cálculo de sus parámetros ópticos. La clase layer se declara con tres parámetros, nombre, grosor de la película y la ubicación del archivo que contiene la data de los parámetros óticos n y k, para este material. La clase bulk recibe las capas (layer) y simula un material multicapa. Después de declarar las capas y componer el material multicapa se ejecuta el método para calcular R y T. La estructura del código contiene una carpeta "Materials", en la que se almacena la información de cada material.

├── LICENSE
├── Materials
│   ├── Al2.txt
│   ├── AlGaAs.txt
│   ├── Al.txt
│   ├── GaAs.txt
│   ├── InGaP.txt
│   ├── MgF2.txt
│   ├── SiN.txt
│   ├── Si.txt
│   └── ZnS.txt
├── README.md
├── requirements_dev.txt
├── optik.ipynb
└── src
    ├── bulk.py
    ├── layer.py
    ├── main.py
    ├── test_optik2.py
    ├── txt_files
    │   ├── v1.txt
    │   └── v2.txt
    └── utils.py

Para solucionar el sistema de ecuaciones se usan las funciones de ./src/utils.py embebidas en los métodos de la clase bulk. Este código esta disponible en este repositorio público como proyecto open source.

En el objeto bulk simula la celda, a este objeto se le definieron 4 métodos. Inicializador o __init__, que se ejecuta automáticamente al declarar una nueva celda, update_gh_layers que carga la información de las capas que la conforman y solo es ejecutado al final del método __init__, calc_R calcula la Reflectancia del material en bulk y lo devuelve, por último RT este método devuelve los datos de Reflectancia y Transmitancia de la celda haciendo uso de calc_R. El método más útil para obtener resultados inmediatos es RT, los demás fueron definidos en esta clase para facilitar la simulación.

Hay diferentes formas de utilizar este código, se recomienda crear un entorno virtual $ pip install virtualenv && python3 -m venv optik, descargar el código e instalar los requerimientos con el comando pip install -r requirements_dev.txt. Una vez configurado el ambiente virutal puede usar los archivos dicsponibles en el repositorio en la carpeta ./optik/src/ o el notebook optik.ipynb que puede ser usado con el software de Jupyter o cargando el notebook y los archivos a Colab u otros servicios similares disponibles en la web.

from src.bulk import Bulk
from src.layer import Layer


def main():
    layers = [
        Layer(name="MgF2", thickness=100.0, filename="./Materials/Al2.txt"),
        Layer(name="ZnS", thickness=200.0, filename="./Materials/Si.txt"),
        Layer(name="InGaP", thickness=300.0, filename="./Materials/Al2.txt"),
        Layer(name="GaAs", thickness=400.0, filename="./Materials/Si.txt"),
    ]
    cell = Bulk(*layers)
    v1, v2 = cell.RT()
    print(f"Bulk of layers {[layer.name for layer in layers]}: \nR: {v1}\nT: {v2}")


if __name__ == "__main__":
    main()

Si falla al renderizar el notebook en colab: https://colab.research.google.com/github/OscarBit/optik/blob/master/Optik.ipynb