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(dòng)化

引言
4 s/ i! f! k3 d: h! h$ q  ipMaxwell 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(guò)程中的關(guān)鍵角色。
+ G8 j5 Q7 K( ?: e5 b


0.6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
2. 折射率監(jiān)視器：允許用戶(hù)獲取指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率
: y3 M, N$ E* c+ R$ b- h* F3. 增強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力：使用戶(hù)能更深入地理解復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)

6 M6 e" n" B* `& Y! W這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實(shí)用性，還為用戶(hù)提供了更直觀、更全面的數(shù)據(jù)分析工具。接下來(lái)，我們將探討這些新功能的使用方法和應(yīng)用實(shí)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(hù)輕松可視化一維數(shù)據(jù)。其語(yǔ)法如下：

plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
/ Z8 o& @% v* o" J

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(lèi)型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)
1 j! {1 C; l2 I! N  O% J

1 \( h8 U) A4 o1 M: 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。

: T  s# k0 g/ n' @二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

7 A* r0 a% b: `; t* I6 f, eplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
5 I/ t0 x6 N; F4 d/ R# q) @  m參數(shù)：

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(lèi)型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)

* V6 J3 F1 M8 j
4 j( o( V- r$ S& M
- `  j* x( b1 u5 v& r! Y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(chǎng)Ex分量實(shí)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)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
7 n1 y" p- w0 x$ d3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
! c" g4 A0 L7 T4 ?# Q& G* q9 q
! o3 `3 Q0 s% F" Y0 f. ^參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對(duì)象
0 x" r+ z+ K5 P$ ]# q( V! rlayer_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）
x_position：yz平面的x軸位置
$ f; A9 C( n  ?' ~y_position：xz平面的y軸位置

! _1 E* |, h. c: N9 ?  C/ P
0 C/ f  B' S& U8 v' ~9 y& M
' b6 e' R( I, d& g; ?0 K9 [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。
; _6 Z* f. O# Y2 m$ S
, `% y) b- T8 w: A$ _6 G
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。

+ z' d5 S* P: h& Q) x' Z, L結(jié)構(gòu)參數(shù)：
周期：300 nm
6 ]0 H9 m" ~( }寬度：200 nm
) R- x* D: f% k) ]) ]" I高度：300 nm
" O7 S5 S/ d& q( |; d硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）


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。

) i& R; f% a7 g* y4 c: @5 _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

9 M/ B. [8 Q. ^( k- b
, s) j1 H0 H+ g! @
1 C: o( _) D3 W( A: b; a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。
) _5 G) o7 H5 Y- U
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
) U# L- \0 P# T# h; q; L$ ?& I' J

周期：0.4 μm

高度h1：0.5 μm

高度h2：0.04 μm

長(zhǎng)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）


; `$ f  N- n9 o& ?- J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(guò)縮放以強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
+ F6 {5 d0 [4 F( F

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
+ s' R8 h( E2 j! p
$ L' s5 g0 f$ j% Q$ M7 c* [* P( D
1 t" T0 i/ F3 }5 B# F# h
9 h( d* r9 |7 m' c" X圖8顯示了由長(zhǎng)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。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
$ ~1 e8 N( g; ?$ h/ {  z

周期：0.4 μm

高度h1：0.5 μm

高度h2：0.04 μm

長(zhǎng)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
4 |3 }# J$ L( t5 o7 n- YpMaxwell 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(guò)利用這些特性，研究人員和工程師可以對(duì)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(hù)體驗(yàn)。這些新功能將幫助用戶(hù)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。

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