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。
; b) a( u. ]+ Z" l* A( n
pMaxwell是PIC Studio光電設(shè)計與仿真方案的重要組成部分，在整個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)計和仿真過程中的關(guān)鍵角色。


) V$ @! G) G! c
6 A5 S9 D' f0 i" {0.6版本更新亮點：
6 g* o* Y- d* y; h1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
% E' w8 g7 b! C: N* E8 T2. 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
: A3 T5 I- j) L3 r% I- R% Z3. 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)
3 Y8 M8 E. ?/ _2 ^
. Q' _) _" d8 y& {9 c" g2 s這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實用性，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)用實例。

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：
$ G+ b! f; C# o8 z: U; h1 i1 Y9 [# g. c
plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
; }! v0 a( N' `1 ~& H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)



- ?+ J! T( G; V9 v! `( R% M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。
( M* W/ o: v9 n8 a; `
二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

$ r) ^; A. t7 N+ Lplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
2 \( X0 L4 C" o  a; ~* f: 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)
6 A# |- ^$ X* m' r5 {7 b
; |7 ~. W! K4 \' {8 D

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分量實部的例子。
折射率監(jiān)視器
pMaxwell 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)：
1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
8 F3 X$ \* r$ `1 Z$ b# ^2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
0 o( F& O# f7 a* Q3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
. Y0 u+ e. W. `  r, d
參數(shù)：
& @0 M$ j# g9 E! U. [3 d+ omesh：仿真網(wǎng)格對象
! @; M" s# y9 J* Z, k6 L3 l8 Slayer_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）
$ P  u, i" k  n. O6 \) T) tz_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
1 n! ^! A7 D$ m" M1 g  ~x_position：yz平面的x軸位置
) E; o8 u* Y; U3 P8 Xy_position：xz平面的y軸位置


# \- u0 S! u% J
$ A* u) j7 |/ x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。


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)實部。
9 R- w& Y9 i! V# n0 c
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
: a7 k1 w0 N7 G3 i, M1 T周期：300 nm
. @* [3 D; W! }$ h, W2 P! ]寬度：200 nm
) s3 E% d8 m9 y高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）
1 M+ b2 v# M. |

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)實部，其中坐標(biāo)原點已調(diào)整以提供更好的可視化效果。

, s7 D6 l, n, T$ V9 A結(jié)構(gòu)參數(shù)：

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
( j* ]$ J( o& t0 g# a- ~5 H
! w, P9 ]! n" ^

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)實部。
$ m; t6 M. W3 m7 }: K$ i6 ?
* B" Q" Q, q9 \8 n1 }$ I結(jié)構(gòu)參數(shù)：
7 a! P8 K. i" z+ f; n, c: s0 O

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）

- b7 M8 z! Z1 N6 r) G
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)。
6 X2 D7 W( G8 N+ A1 j
6 t  u$ j+ j) ?$ E9 ^結(jié)構(gòu)參數(shù)：
8 @! K. H" g6 K  Q

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
- l0 k/ L! L& s. M+ Z

8 B/ c2 h/ R& E/ r( z) i
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)實部。
9 ?% l5 G$ }# i3 K4 m
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
. X( T" y7 P- V# ^' e

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）
- _# Y* f2 w+ m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。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。

- END -

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