前田2018.8(公開) の履歴(No.39)

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  • 1 (2018-08-06 (月) 09:21:01)
  • 2 (2018-08-06 (月) 18:25:31)
  • 3 (2018-08-07 (火) 17:56:45)
  • 4 (2018-08-08 (水) 19:09:09)
  • 5 (2018-08-09 (木) 17:44:34)
  • 6 (2018-08-15 (水) 18:22:28)
  • 7 (2018-08-16 (木) 19:00:22)
  • 8 (2018-08-17 (金) 18:38:56)
  • 9 (2018-08-20 (月) 18:29:55)
  • 10 (2018-08-21 (火) 18:52:23)
  • 11 (2018-08-22 (水) 20:12:46)
  • 12 (2018-08-23 (木) 19:28:01)
  • 13 (2018-08-24 (金) 18:50:11)
  • 14 (2018-08-27 (月) 18:17:18)
  • 15 (2018-08-28 (火) 18:35:53)
  • 16 (2018-08-29 (水) 18:42:09)
  • 17 (2018-08-30 (木) 19:18:53)
  • 18 (2018-08-31 (金) 19:24:21)
  • 19 (2018-09-03 (月) 18:14:34)
  • 20 (2018-09-04 (火) 18:39:06)
  • 21 (2018-09-05 (水) 19:22:53)
  • 22 (2018-09-05 (水) 22:22:58)
  • 23 (2018-09-06 (木) 18:55:50)
  • 24 (2018-09-07 (金) 18:11:29)
  • 25 (2018-09-09 (日) 23:46:52)
  • 26 (2018-09-10 (月) 10:13:06)
  • 27 (2018-09-10 (月) 19:01:17)
  • 28 (2018-09-11 (火) 09:35:45)
  • 29 (2018-09-11 (火) 20:12:28)
  • 30 (2018-09-12 (水) 21:32:18)
  • 31 (2018-09-13 (木) 18:57:12)
  • 32 (2018-09-14 (金) 18:25:03)
  • 33 (2018-09-18 (火) 18:39:26)
  • 34 (2018-09-19 (水) 19:09:08)
  • 35 (2018-09-20 (木) 18:31:43)
  • 36 (2018-09-21 (金) 18:48:40)
  • 37 (2018-09-25 (火) 19:43:30)
  • 38 (2018-09-26 (水) 19:11:43)
  • 39 (2018-09-27 (木) 19:13:49)
  • 40 (2018-09-28 (金) 19:38:56)
  • 41 (2018-10-01 (月) 19:54:46)
  • 42 (2018-10-03 (水) 18:32:58)
  • 43 (2018-10-04 (木) 18:53:43)
  • 44 (2018-10-05 (金) 18:35:10)
  • 45 (2018-10-09 (火) 19:45:37)
  • 46 (2018-10-10 (水) 20:03:27)
  • 47 (2018-10-11 (木) 20:41:41)
  • 48 (2018-10-12 (金) 18:15:59)
  • 49 (2018-10-15 (月) 19:06:38)
  • 50 (2018-10-16 (火) 18:23:24)
  • 51 (2018-10-17 (水) 19:35:16)
  • 52 (2018-10-18 (木) 19:30:20)
  • 53 (2018-10-19 (金) 19:25:08)
  • 54 (2018-10-22 (月) 23:45:18)
  • 55 (2018-10-23 (火) 20:46:26)
  • 56 (2018-10-24 (水) 19:48:06)
  • 57 (2018-10-25 (木) 19:48:44)
  • 58 (2018-10-30 (火) 19:32:50)
  • 59 (2018-10-31 (水) 20:52:57)
  • 60 (2018-11-01 (木) 20:03:15)

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前田　大聖（まえだ　たいせい）
仙台高専
2018年8月6日〜9月14日11月2日

困っていること†

日報†

9月27日†

やったこと

• 正方形に対して800[nm]の光を当ててシミュレーション
  • 光の吸収率は約77%であった
  • 昨日の600[nm]のシミュレーションではpml層を300[nm]分とっていたが、 今日のシミュレーションでは800[nm]を用いたので半波長の400[nm]分とった
    • 波長による比較を行いたいので波長以外の条件を同じにするべきだった
• 現在、300[nm]から700[nm]まで波長を100[nm]ごとに変化させてシミュレーション中
  • PMLはすべて400[nm]分とった

明日やること

• 波長を300[nm]から700[nm]まで変化させたときのシミュレーションの結果の考察

9月26日†

やったこと

• 正方形に対してのシミュレーション
  • 吸収がとれるように正方形の構造の前後に通った光のエネルギーためておく領域(flux)をセットしてシミュレーションをした
  • 300[nm]の正方形に対して600[nm]を中心とするガウス波源を入れて計算したところ、 約83%吸収されていた

明日やること

• fluxを離してシミュレーション
• 波長を変えて吸収の違いを見る
• より正確な吸収率のプロット
  • 吸収率はジュール熱に変換されるので電場の2乗を時間経過とともに足し合わせることで積分したことになり各点での吸収率をプロットできる

9月25日†

やったこと

• 60[nm]、6000[nm]の波長を用いたシミュレーション
  • 60[nm]の波長では長方形の構造がダイポールアンテナのような振る舞いをしていることが確認された
• 系のメッシュサイズを大きくても使う波長の10分の1程度にすることを学んだ

明日やること

• 電場の吸収強度の図を作成できるようなシミュレーションを行い、吸収強度をプロットする

9月21日†

やったこと

• 波長を変えて長方形状のシミュレーション
  • 昨日は600[nm]の波長を用いたので、500[nm]と700[nm]でシミュレーションを行った
  • 波長を長くすると全体的に現れる渦のようなものが大きくなった

来週やること

• 波長を10倍や10分の1など極端に変えた状態でのシミュレーション
• 正方形でのシミュレーション

9月20日†

やったこと

• 長方形状シミュレーション
  • pmlを厚くとるような系で再度シミュレーションを行った
  • 電場ベクトルと楕円率のプロットを行った
  • 長方形状の外側に円偏光が現れているのが確認された

明日やること

• 波長を変えて長方形状のシミュレーションと解析

9月19日†

やったこと

• tube61のメモリ確認
  • メモリの組み合わせを変えてtube61が起動するか確かめた
    • 様々なパターンで確認した結果どのメモリも認識され、すべて差した状態でもtube61が起動できた
    • 前回起動できなかったのはメモリがきちんと差さっていなかったためだと思われる
• 長方形状のシミュレーション
  • 上記のtube61の作業に時間がかかりまだ作図はしていない
  • pmlの厚さを入射光の半波長程度にするとよいとのことだったので、そちらのシミュレーションしたい

明日やること

• 今日のシミュレーションの作図
• pmlの厚さを半波長程度にした場合のシミュレーション

9月18日†

やったこと

• S字の幅を太くしたものの楕円率のプロット
  • S字の太さを変えても楕円率に大きな違いはなかった
• FLEXに接続
  • WindowsUpdateをしたらVcXsrvでも接続できるようになった
• 細くしたS字のシミュレーション
  • 作図はまだ

明日やること

• 細くしたS字の結果の作図
• 下の図のような2つの棒状のものでのそれぞれシミュレーション
  

9月14日†

やったこと

• S字の幅を太くしたものでエネルギーの時間経過に対するプロット
  • 太くする前のものと比べてエネルギーが小さくなっていた
• FLEXに接続
  • VcXsrvからではなくWindows上のUbuntuからsshにより接続
  • WindowsUpdateが来ていたので更新後にVcXsrvから再度ログインできるか確かめる

来週やること

• 太くしたS字で楕円率のマッピング
• 細くしたS字でシミュレーション

9月13日†

やったこと

• 学会の見学と手伝い
• 修正したプログラムのソースコードのチェック
  • VcXsrvからFLEXへ接続できなったため実際に動かしてチェックができなかった (エクスプローラーなどではFLEX上のファイルを閲覧、コピーなどは可能な状態）
    • 設定ファイルを再度作り直すも接続ができない

明日やること

• 再びVcXsrvでFLEXに接続できるようにする
• エネルギーの時間経過をプロットするプログラムの完成

9月12日†

やったこと

• 昨日のエネルギープロットのプログラムの修正
  • 同じようなバグで困っている人の記事を発見し，問題解決中
• 学会の見学と手伝い
  • MEEPでシミュレーションしている古田先生のポスターを見学しに行った

明日やること

• エネルギーをプロットするプログラムの改善

9月11日†

やったこと

• S字の幅を太くした系でシミュレーション
  • 電場を時間経過出力する際にバグが発生したのでそれを解決中
    • カラーバーが時間経過毎に出力され途中からカラーだけの画像になってしまっている
• 学会の見学と手伝い

明日やること

• 上記のバグ修正
• シミュレーションの考察

9月10日†

やったこと

• S字と逆S字の直上での電場ベクトル、楕円率、エネルギーの時間平均をプロットした
  • どちらの場合でもS字以外の部分で円偏光が見られた
  • エネルギーは時間平均をプロットするより、時間経過をプロットした方がよいと アドバイスをもらった
• 電場ベクトルのアニメーションを今まではpng画像をプログラムで作り、Photoscapeというソフトウェアでアニメーションgif化していたのを、プログラムから直接アニメーションgifを作成することができた
• アニメーションgifから動画への変換もPythonで実現できた
  • gifから動画の作成方法

明日やること

• エネルギーの時間経過のプロット
• S字の形を変化させた場合のシミュレーション（直上とメッシュ1つ分だけ上）
  • Sの幅を変える

9月7日†

やったこと

• 昨日のエラーの改善
  • 本来であればS字の構造があるものとないものと２つでシミュレーションを行い、 2つのシミュレーションの差から電場ベクトル、楕円率、電場強度を求めるのだが、 2つのシミュレーションが全く同じシミュレーションであったため差をとって0になったり、0除算をしていた
  • そのためシミュレーションのやり直しをした
• 丸岡さんとFDTD法の本を使って輪読をした
  • FDTD法が扱うマクスウェル方程式では磁流を定義したマクスウェル方程式を使っていることを学んだ
• FNTG55の準備の手伝い

来週やること

• 今日再び行ったシミュレーションの解析
• 丸岡さんとの輪読の準備
• 様々な状態でのシミュレーションと解析

9月6日†

やったこと

• 電場ベクトル、楕円率、電場強度をプロットするプログラムはすべて別々だったので 1つのプログラムに統合
• S字構造の直上を見るシミュレーション(照射する直線偏光の角度を変化をさせつつ)
  • プロットするプログラムの実行中にエラーが発生し、画像の作成ができなった
    • 以下のエラーメッセージが楕円率の算出する部分で表示された

       RuntimeWarning: invalid value encountered in double_scalars

明日やること

• 楕円率を算出する部分で想定外の値が入らないかのチェックをする
• 昨日の「明日やること」のシミュレーションをして置き、データを解析する準備をしておく

9月5日†

やったこと

• 小さい系で照射する直線偏光の角度を変化ながらシミュレーション
  • S字構造の物質をグラフェンから金に変更した
  • S字構造を領域の中心付近に移動
  • S字構造の大きさが全体で700nmとし、照射する光の波長を400nmとした
  • PMLを厚くとった
• シミュレーションの結果
  • グラフェンのときは違った結果が観測された
  • 楕円率が0.5以下しか現れず、円偏光が発生していなかった
    • グラフェンでのシミュレーションを行ったときに比べて、 S字構造が波長に対して相対的大きくなったからかもしれない
  • 電場の強度をプロットした
    • S字の内部より、輪っかのようになっている部分の方が強度が大きかった

明日やること

• 波長を変えてシミュレーションしてみる
• S字の直上の電場ベクトルを観察して回転しているかを見る
• 楕円率のカラーバーをどんな画像に対しても-1から1の範囲でプロットする
• 逆S字でのも同様のシミュレーションをしてみる

9月4日†

やったこと

• シミュレーションの時間を短くするために系を小さくした状態でも同様の結果が得られるかの検証
  • 同様の結果が得られなかった
    • S字構造をPMLから離すべきだった
    • S字構造はグラフェンである必要がなかった
    • S字構造に比べて波長が短いもの光を照射するべきだった
    • resolution(メッシュの細かさ)を下げたためS字構造からメッシュ一つ分離れた場所が遠くなった影響が出たのかもしれない

明日やること

• 今日の反省を生かして小さい系でのシミュレーションをし直す
  • S字構造をPMLから離す
  • S字構造の物質を金や銀に変える
  • S字構造の大きさより小さい波長の光（可視光領域）を使う

9月3日†

やったこと

• 左円偏光と右円偏光を分ける2つのプログラムの差の考察
  • y成分が正の長軸ベクトルと短軸ベクトルの時間のインデックスの差が すべて1/4周期でなく、3/4周期のペアもあり、それを考慮せずにプログラムを組んでいたためだった
  • 3/4周期のペアも考慮することで、2つのプログラムが出力する画像が一致した
• 0°から90°まで9°刻みで直線偏光を回転させたときのシミュレーション結果を図として作成した
  • 直線偏光が回転するとそれに伴い左円偏光と右円偏光が発生する位置が動いていることが確認できた

明日やること

• 入手する直線偏向を90°から360°までの回転させてシミュレーション
• 電場強度をマッピングするプログラムの開発

8月31日†

やったこと

• 直線偏向を0°から90°まで9°刻みで回転させた場合のS字のシミュレーション
  • シミュレーションの実行ファイルを同時にTubeに投げるとTubeが落ちてしまうため プログラムを2つに分け、Tube60とTube61に実行させた
  • 実行途中でTube61が落ちたりしたためシミュレーションの結果を図として作成することはできなかった
• 左円偏光と右円偏光を分ける2つのプログラムの差の考察
  • 一昨日書いたプログラムにはミスがあったのでその部分の修正
    • 修正しても2つのプログラムが出力する画像は同じにならなかった

来週やること

• 直線偏向を0°から90°まで回転させたS字のシミュレーションの結果の考察
• 左円偏光と右円偏光を分ける2つのプログラムが出力する画像の差がソースコードのどこから由来するものかを調べる
  • 2つのプログラムが判定している短軸と長軸のベクトルの絶対値をとる
  • 楕円を描いているか知るために、電場ベクトルの軌跡のマッピングする
  • 短軸と長軸長軸ベクトルの時間に対するインデックスの差が1/4周期になっているかの確認
  • 軸を45°傾けても同じ結果になるか確かめてみる

8月30日†

やったこと

• y軸反転させたS字構造の左円偏光と右円偏光の観察
  • 入射波をx軸に振動するパターンとy軸に振動するパターンの2つ行った
• 短軸ベクトルと1/4周期前のベクトルで外積をとることで左円偏光と右円偏光の区別をつけるプログラムの作成
  • このプログラムで作成された画像と昨日作成した画像が違う画像だったので画像の出力どのプログラムが正しいのか検証する必要がある

明日やること

• S字構造に角度を変えた直線偏向を当てた時の円偏光の観察

8月29日†

やったこと

• 楕円率と外積を用いて左円偏光と右円偏光の区別をするプログラムの作成
  • プログラムをややこしく作ったため何をするプログラムかわかりにくいものとなった
  • 短軸ベクトルと1/4周期前のベクトルで外積をとることで左円偏光と右円偏光の区別をつけるようにする

明日やること

• y軸反転させたS字構造の左円偏光と右円偏光の観察
• 左円偏光と右円偏光の区別するプログラムの簡易化(1/4周期前のベクトルを用いる)

8月28日†

やったこと

• 楕円率を求めるプログラムの作成
• 楕円率に応じて直線偏光と円偏光を区別をつけることができた
• 楕円率のマッピングに誘電率のマッピングを重ねることができた

明日やること

• 楕円率を求める際の長軸ベクトルと短軸のベクトルの外積をとることで 左円偏光と右円偏光の区別をするプログラムの作成

8月27日†

やったこと

• MEEPのプログラムの(output-epsilon)が出力するデータが複素誘電率なのか複素誘電率の実部だけなのかを検証した
  • 複素誘電率の実部だけを出力していた
• S字から出る円偏光の右円偏光だけを抽出するプログラムの作成(不完全)
  • 直線偏光と思われる部分まで右円偏光として抽出されていた
    • 直線偏光と思われる部分でも完全な直線偏光ではないとため、少しでも偏りが生じると円偏光として扱われるようなプログラムを組んでいたため
    • 楕円率を求め、楕円率から円偏光と直線偏光を分ける

明日やること

• 楕円率を求めるプログラムの作成し、楕円率に応じて直線偏光と円偏光を分ける
  • 直線偏光と円偏光に分けることができてから外積を用いて右円偏光と左円偏光に分ける

8月24日†

やったこと

• 誘電率をマッピングするプログラムの作成(不完全)
  • 下の図のようなS字ではなく不完全なS字が出力される
    
  • 複素誘電率を引っ張ってくる必要がある

来週やること

• S字のシミュレーションが岡本先生の岡本先生の論文と同じような結果になること確かめる
  • 電場ベクトルが回転する向き(時計回りか反時計回りか)でプロットするベクトルの色を変える
• S以外のアルファベットなどに対してのシミュレーションを行い，円偏光が観測されるかどうか調べる

8月23日†

やったこと

• S字構造のグラフェンからの反射波の電場マッピングするプログラムの作成
  • 右円偏光と左円偏光がそれぞれ確認できた
• S字構造のグラフェンの観察面をグラフェンさらに離した状態のシミュレーションの実行
  • 図の作成はまだ至っていない

明日やること

• 電場のマップではどこにS字構造があるか正確に把握できないため 電場のマップに誘電率のマップを差し込むプログラムの作成
• 今日実行したシミュレーションの結果の図の作成

8月22日†

やったこと

• S字構造のグラフェンからメッシュ1つ分だけ離れた位置での電場の観察シミュレーション
  • グラフェンからの反射波のみを観察したいのでグラフェンがある状態とない状態でシミュレーション
    • グラフェンがある状態でx方向とy方向にそれぞれ正に強く出る部分と負に強く出る部分が観測できた
    • グラフェンがある状態とない状態で差をとり、グラフェンからの反射波のみを取り出すことができた

明日やること

• 以下のどちらかをやる予定
  • 観測地点をグラフェンからさらに離してみる
  • S字構造に円偏光の光を入れてみる

困っていること

• PukiWikiに画像をアップロードしようしたが、管理者を知らないためアップロードできなかった

8月21日†

やったこと

• S字構造のグラフェンと光源の間での電場の観測シミュレーション
  • 観測は各成分電場をカラーマップに落とし込んで観測したのだが、 端の部分の電場が大きすぎて過ぎて実際に見たかったグラフェンがある場所で電場状況を見ることができなかった
    • カラーマップに落とす前に全体の電場の値を見るべきだった
    • 端の部分を無視して再度電場の観察をする

明日やること

• S字構造のグラフェンからメッシュ1つ分だけ離れた位置で電場の観察シミュレーション

8月20日†

やったこと

• 誘電体のマルチレイヤーのシミュレーションの実行
  • グラフェンの光吸収率が50%になった
• 条件を変えた状態でのシミュレーションの実行
  • t61の電源が落ちていてローカルのPCを使ったため何回もシミュレーションする時間がなく、プログラムのミスに気付くのに時間がかかった
  • 現在、出力結果から画像に電場ベクトルを挿入するプログラムを実行中
• HDF5ファイルの理解が進んだ
  • PythonでHDF5ファイルを扱う際のh5pyライブラリの使い方を学んだ

明日やること

• S字のグラフェンから少し離れたところでのグラフェンからの反射した電場の観測
• アニメーションgifからmp4への変換の検討
  • PowerPointに張り付けたアニメーションgifを再生するとPCによっては固まることがあるため

8月17日†

やったこと

• S字のシミュレーションの実行
  • 電場ベクトルが回転する様子が確認できた
  • 条件を変えた場合のシミュレーションを実行中

分かったこと

• プログラムの理解
• 1次元の計算なら(set! dimensions 1)とすると計算スピードが向上することが分かった

8月16日†

やったこと

• 昨日、帰る前に動かしていたプログラムが途中で停止していたため、再度実行
  • 初めに１００万回計算させ、桁が10桁落ちるまで反復計算をさせるプログラム
  • プログラムの半分で約7.5時間かかった
  • １００００回計算させるものでは、30分弱で計算が終わった

• 計算中の時間でMEEPでPythonが使えるようにした
  • 理由
    • Gaucheではソースコードが括弧だらけで可読性が悪い
    • MEEPはPythonもサポートしているし、Gaucheに比べてソースコードが見やすい
  • 方法
    • PukiWikiへ

あしたやること

• S字のプログラムの実行

8月15日†

やったこと

• グラフェンの前後に誘電体を挟むことで グラフェンの光吸収率を求めるプログラムの実行
  • 収束まで多くの反復計算が必要だったためまだ収束した結果は得られてない
  • 帰る直前に十分な反復計算をさせるプログラムを実行させる

8月9日†

やったこと

• 丸岡さんがもらったグラフェンの吸収率を求めるプログラムの実行と考察
  • 単位を合わせるためにシート伝導率にグラフェンの厚さを考慮する必要があるが グラフェンの厚さはプログラム上の厚さでよいことが分かった
  • 2.36%という近しい値を得ることができた
• MEEPの理解が進んだ
  • プログラムにコメントが多く入っていたため

明日やること

• グラフェンの間にいくつか誘電体を挟んだ状態でグラフェンの吸収率を求める

8月8日†

やったこと

• 丸岡さんからもらったグラフェンの吸収率を求めるプログラムを参考にして、 グラフェンの吸収率を求めるプログラム作成（未完成）

本当にやるべきだったこと

• 丸岡さんからもらったプログラムの実行と結果の考察

学んだこと

• 人から言われたことを100%理解する、理解できなかったら理解できるまで質問する
• Yes,NoクエスチョンではYesかNoで答える
  • ×「〜はできましたか」ー「途中までやってたんですけど、〜のせいでまだ途中です」
  • 〇「〜はできましたか」ー「できませんでした。理由は〜です。」
• 処理に使う変数や定数はプログラムの初めにすべて定義するよりも 処理の直前付近で定義した方が可読性がよくなる
  • ただし、プログラムの核となるような変数はプログラムの初めて定義しておく
• プログラムには十分にコメントを入れる
• よいプログラムの条件
  • 正しい
  • わかりやすい
  • 使いやすい
  • 柔軟性、汎用性が高い
  • 速い
  • 小さい

8月7日†

やったこと

• 昨日(8月6日)の簡単なシミュレーションの結果の考察
• MEEPの理解(少しだけ)
• Gaucheの理解(少しだけ)
• flexへの接続完了
  • グループポリシーの設定の変更
  • 詳しくはこちら

明日の課題

• グラフェンの吸収率2.3%の再現シミュレーション
• 出力画像にタイムステップの表示

8月6日†

やったこと

• Skypeのインストール
• MEEPをwindowsに入れるためにubuntuのインストール
• MEEPのインストール
• ubuntuにemacsとgaucheのインストール
• Xmingのインストール、Xmingでflexにログイン
• MEEPを使った簡単なシミュレーションを実行した

困っていること

• windowsとflex間でファイル転送ができない
  • windows上にflexのショートカットを作成しようとするもflexが見つからないとエラーがでる