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引言# {, l: D' e9 t* z, Z
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" J7 L3 ]" s; J& A* G2 ^6 }
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。& F7 q9 _; U* G8 J' T2 x( ~( p. z
. r; w. _/ C2 y, T( s# B
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) 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。! ^" V1 o& e1 K$ @; q
) \) {, K& R1 i2 Z, z- P; E" [. D
可視化功能5 E x$ K3 B, e. N, O
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* H3 u' X i( O* f; @' C' D
plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
; }! v0 a( N' `1 ~& H參數(shù):/ e3 V. K1 V* e% Z
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)" Z: D2 s) ^% a, G
j6 C( m+ W! O/ E
( |. G4 q! o$ Q! ?
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- ?+ 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; `8 I; B5 ^& o& e. r1 T5 G- d
二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù):" s& t0 W. o+ `. Q9 y% ]& ?; J
$ r) ^; A. t7 N+ Lplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)# n' C& P7 j7 }' |% J/ ]
參數(shù):
2 \( X0 L4 C" o a; ~* f: Kx:x軸數(shù)據(jù)范圍(一維數(shù)組或列表)y:y軸數(shù)據(jù)范圍(一維數(shù)組或列表)data:需要可視化的二維數(shù)組數(shù)據(jù)data_type:要可視化的數(shù)據(jù)類型("real"、"image"或"abs")**kwargs:用于自定義繪圖的附加參數(shù)
6 A# |- ^$ X* m' r5 {7 b
; |7 ~. W! K4 \' {8 D. ^+ T6 s4 A; z0 D7 [; i8 U
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5 j0 T9 z- R- \4 I' N4 H0 u
圖2展示了使用plot_2D()可視化超透鏡單元結(jié)構(gòu)xz平面電磁場Ex分量實部的例子。: a) T2 n3 s- j
折射率監(jiān)視器! g1 D" Z2 u' e9 W& u- f
pMaxwell RCWA 現(xiàn)在包含了獲取仿真結(jié)構(gòu)中指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的函數(shù):# T8 i& j+ |8 T8 h# F0 V( v
1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
8 F3 X$ \* r$ `1 Z$ b# ^2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
0 o( F& O# f7 a* Q3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
. Y0 u+ e. W. ` r, d" j' r, J X! i+ R8 y0 h
參數(shù):
& @0 M$ j# g9 E! U. [3 d+ omesh:仿真網(wǎng)格對象
! @; M" s# y9 J* Z, k6 L3 l8 Slayer_number:層標(biāo)記(-1表示入射層,0到N表示結(jié)構(gòu)層,N表示出射層)
$ P u, i" k n. O6 \) 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8 r e; f( t$ X: w1 l
; `" t2 I/ R0 {( }( W
# \- u0 S! u% J
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$ 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。5 A# R6 d8 H' \4 W) i1 B }. N' R2 L
2 a7 [+ t; D6 r# [- [) ^+ b9 {0 ^
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3 p; ~! b2 c) g l5 _
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& k+ i7 H8 q p3 T. W1 v7 T
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 nm2 V- e+ f- ~ G" f/ L$ {- @2 m( n8 }
硅折射率:4.22706 + 0.0599998j* v2 j6 H$ \+ m# w
二氧化硅折射率:1.4616(入射層)
1 M+ b2 v# M. |: e o& L3 |+ c( g1 z p, n
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; l5 V3 P+ Z: R, j2 y% g
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。7 d) I/ i6 u8 N: w& O1 G
, s7 D6 l, n, T$ V9 A結(jié)構(gòu)參數(shù):1 Q3 i/ D$ _5 ?$ c3 R8 h4 ]; X
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" ^$ v$ P. t! H- z/ w/ ~1 f6 j9 i
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7 j" T# j% K1 q$ ]; r1 e6 x
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)& i2 t% c1 h) Q M' J% {$ d
- b7 M8 z! Z1 N6 r) G
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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# D: z- q( I. u' c
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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 m7 G4 K! c' Q& L
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( k. R: \8 S6 g2 ]) T, m
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。- s3 w& e) W9 s7 l# \5 ]9 r
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深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計自動化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。7 d) [0 k0 u/ T/ L$ U1 ?, @
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