pMaxwell RCWA 0.6版新增可視化功能和折射率監(jiān)視器

逍遙設(shè)計(jì)自動化

引言
pMaxwell RCWA 在其最新的0.6版本中引入了令人興奮的新功能，包括強(qiáng)大的可視化工具和折射率監(jiān)視器。這次更新大大提升了軟件顯示和分析仿真數(shù)據(jù)的能力。本文介紹這些新特性，包括一維和二維繪圖功能，以及獲取仿真結(jié)構(gòu)中指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的方法。

pMaxwell是PIC Studio光電設(shè)計(jì)與仿真方案的重要組成部分，在整個(gè)流程圖中位于右下角的元件部分。突顯了pMaxwell RCWA在光電子集成芯片設(shè)計(jì)和仿真過程中的關(guān)鍵角色。
/ t" f- ?8 P, ~7 \( L& m5 s
' C0 U% O  ~+ Q8 l+ p7 R
) r# l1 M2 ^$ K( _9 S3 d+ G
9 R; `' b# `; {! d0.6版本更新亮點(diǎn)：
1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
: ~* g8 E* u9 W5 S' l" F2. 折射率監(jiān)視器：允許用戶獲取指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率
4 ~8 B+ x% g+ |& b' Y; a3. 增強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力：使用戶能更深入地理解復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)

! {1 P& u& }% k/ g$ P這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實(shí)用性，還為用戶提供了更直觀、更全面的數(shù)據(jù)分析工具。接下來，我們將探討這些新功能的使用方法和應(yīng)用實(shí)例。
; K% g* f$ Y% N: Y" Q: k
% T# @+ C* @" _可視化功能
一維繪圖 plot_1D 函數(shù)是0.6版本中新增的功能，允許用戶輕松可視化一維數(shù)據(jù)。其語法如下：
" z8 j$ g* ^# T! S  `( R% i2 q) {
plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
參數(shù)：

x：x軸數(shù)據(jù)范圍（一維數(shù)組或列表）

y：需要可視化的數(shù)據(jù)（列表、元組或一維數(shù)組）

data_type：要可視化的數(shù)據(jù)類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)
+ ~5 D; r- P* x( s

3 {* u: C8 c3 k7 T# Q5 m
6 r! O0 E' U/ E. C圖1展示了0.6版本中新增的plot_1D()函數(shù)，用于可視化菲涅爾方程數(shù)據(jù)的例子，顯示了導(dǎo)入必要模塊和設(shè)置繪圖的代碼片段。

, q& H) b" R7 Z( ~- A二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
4 t1 Y4 ~6 ?. C4 `3 \, t參數(shù)：
" s# U% e* m6 C) P( b5 E" c% k

x：x軸數(shù)據(jù)范圍（一維數(shù)組或列表）

y：y軸數(shù)據(jù)范圍（一維數(shù)組或列表）

data：需要可視化的二維數(shù)組數(shù)據(jù)

data_type：要可視化的數(shù)據(jù)類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)

% m' c$ \! v, A! g
* ?0 H1 ^$ I* E* H! q$ Z
1 L+ _+ H3 g/ j# o" J0 s圖2展示了使用plot_2D()可視化超透鏡單元結(jié)構(gòu)xz平面電磁場Ex分量實(shí)部的例子。
折射率監(jiān)視器
+ N3 ]* t1 O% Y( EpMaxwell RCWA 現(xiàn)在包含了獲取仿真結(jié)構(gòu)中指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的函數(shù)：
4 E! n# R# `& B  A3 D1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
* y+ t! k4 T. Q, }1 `. K% u  \3 H* q6 u3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
8 A2 \1 Y" |7 P2 a
% h% |$ V7 u. o3 N) @參數(shù)：
! b6 \# y7 K  L* Wmesh：仿真網(wǎng)格對象
layer_number：層標(biāo)記（-1表示入射層，0到N表示結(jié)構(gòu)層，N表示出射層）
z_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
/ [) {5 R7 O8 @/ q" z( b8 ^x_position：yz平面的x軸位置
- ]% T# \# ]% s& U! M( @9 ny_position：xz平面的y軸位置
1 N. _; {0 q3 D' ]' @' H$ ]$ _2 C( D. G


圖3提供了使用GetEpsMu函數(shù)獲取xy、xz和yz平面介電常數(shù)的代碼片段示例。

. ?- [* z+ u/ O+ P
# w& Z, K+ H" C4 |2 F圖4顯示了一維矩形光柵結(jié)構(gòu)的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實(shí)部。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
周期：300 nm
寬度：200 nm
2 T% ]  Q/ T1 b; Q0 c2 W高度：300 nm
) J% Q; G4 p4 p7 a' m) c8 l- j: A! J硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）
+ z4 j- ?/ g0 k3 i2 ^! ]; T% j4 O
) t; {: `( v5 ~2 l
圖5顯示了一維傾斜光柵結(jié)構(gòu)的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實(shí)部，其中坐標(biāo)原點(diǎn)已調(diào)整以提供更好的可視化效果。
* T! d  F5 k6 v3 U, f' M% ]
* k% m6 |- P+ t& d結(jié)構(gòu)參數(shù)：
% c: U* m; l6 R" O

周期：393 nm

填充系數(shù)：0.5

寬度：196.5 nm

高度：300 nm

傾斜角：60°

空氣折射率：1.0

光柵折射率：1.8

分層數(shù)：30
$ Y6 H$ ?9 u3 m* ?6 ?: q


圖6顯示了二維金屬超表面結(jié)構(gòu)的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實(shí)部。
) u1 e# }5 _2 S' m
* ^0 f1 X' K7 S  S- n結(jié)構(gòu)參數(shù)：
2 x6 b1 s9 q) q1 e& h5 l

周期：0.4 μm

高度h1：0.5 μm

高度h2：0.04 μm

長度L：0.2 μm

寬度w：0.05 μm

柱介電常數(shù)：-14.8406 + 1.65i（銅）

基底介電常數(shù)：2.12001（玻璃）

入射介質(zhì)介電常數(shù)：1.0（空氣）

出射介質(zhì)介電常數(shù)：2.12001（玻璃）


圖7顯示了不規(guī)則結(jié)構(gòu)的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實(shí)部，其中xz平面可視化經(jīng)過縮放以強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
! b9 t2 M2 C4 M' `' n9 c. |

周期：0.35 μm

高度：1.3 μm

柱介電常數(shù)：4.1616

基底介電常數(shù)：2.12074

入射介質(zhì)介電常數(shù)：2.12074

出射介質(zhì)介電常數(shù)：1.0


! C; Y: V2 Y: t, _# f+ Q. w" q9 F* f
# S+ m5 a: v& L5 _! \圖8顯示了由長方體和圓柱組成的雙層結(jié)構(gòu)的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實(shí)部。
# A" h2 L8 d9 C) g& r1 M# g& J; ]
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
3 V; ]1 j7 V1 H4 K/ g

周期：0.4 μm

高度h1：0.5 μm

高度h2：0.04 μm

長度L：0.2 μm

寬度w：0.05 μm

柱介電常數(shù)：-14.8406 + 1.65i（銅）

基底介電常數(shù)：2.12001（玻璃）

入射介質(zhì)介電常數(shù)：1.0（空氣）

出射介質(zhì)介電常數(shù)：2.12001（玻璃）
結(jié)論
pMaxwell RCWA 的新增可視化功能和折射率監(jiān)視器為分析和可視化復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)大的工具。通過利用這些特性，研究人員和工程師可以對仿真結(jié)果有更深入的理解，從而更有效地設(shè)計(jì)和優(yōu)化光學(xué)器件。輕松可視化一維和二維數(shù)據(jù)的能力，以及檢查不同平面上介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的功能，提升了pMaxwell RCWA軟件的整體功能和用戶體驗(yàn)。這些新功能將幫助用戶更好地理解和分析復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，為光電子技術(shù)、硅基光電子和光電共封裝等領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支持。
* ^6 h1 t; e7 O9 K! E2 ^( d
- END -
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& Z; h7 X' y' i/ s5 K4 g5 v: o軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請?bào)w驗(yàn)免費(fèi)版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用，PIC Studio都可提升您的工作效能。
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