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。

4 g" l  W, y; @  Q' P5 u7 @0 YpMaxwell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。


* k/ Y1 g0 G1 S- C: A) I
6 C0 X0 t6 q8 K! N: g0 C' o0.6版本更新亮點：
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：允許用戶獲取指定界面的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率
/ K# N3 i' I, m6 M3. 增強的數(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)
# J/ u8 d0 m4 z( L" I: P/ U2 a
* t: m' Q1 J4 Z( ~$ K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。

: c- d9 u8 l% X. M7 A6 Y( h可視化功能
5 k2 i, j: T& H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：

+ l9 W3 @- c1 y  Y+ ?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)
2 t8 ]7 _7 Q! U' M7 U5 R
( X) l# p( b# `8 d

3 t- P: f% |+ v0 p1 P0 G/ _0 }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。
# W# U* q) S# S/ Y$ D
3 e  ~$ u4 Y4 _+ [. Z$ [; {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)
' m" Y& J1 L6 l參數(shù)：
0 Z& G1 ?' w  Y& w, S4 ]

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)


$ W0 |) n& Z+ q2 M
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)
1 x! K/ p1 k$ v8 }8 x# D2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
1 i( V( @, I3 W: M# W; Q3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
1 H5 z4 h9 S1 f& M6 Z$ N0 p
  x2 v1 K$ g3 i參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對象
! k6 Y& z' ^2 z, a0 olayer_number：層標記（-1表示入射層，0到N表示結(jié)構(gòu)層，N表示出射層）
) R; a  T% P$ [2 fz_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
x_position：yz平面的x軸位置
y_position：xz平面的y軸位置



, a" l- t* R+ p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。

7 e; K+ p! ?+ n( P. Z
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。
/ ^! e$ n  t6 _2 Z; g/ T
1 O! E" T0 U4 ]3 F3 [5 c結(jié)構(gòu)參數(shù)：
, E$ f- `& W" D" P, x周期：300 nm
寬度：200 nm
高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
2 `' N+ a  B& {/ w二氧化硅折射率：1.4616（入射層）


6 y! D+ K! M2 q, y" N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，其中坐標原點已調(diào)整以提供更好的可視化效果。
5 W: Q. a2 F* z4 v% D: p) ], n
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
- x+ D) T; R8 I

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
- \0 X+ U7 ^/ p, B' ]$ d; q$ r& c. [
' F) M- i3 P* Q5 {  g  G

% u8 H) A7 l3 k% {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。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：

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）
1 k8 S' [; Q# N$ r  U: F
" I! p# F) Q- C) @  A" ?* [
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)過縮放以強調(diào)結(jié)構(gòu)細節(jié)。
5 w: L( g, O- x* n
  ?. \7 }( f, a) _+ ~- I- ~9 y5 r結(jié)構(gòu)參數(shù)：
& l- i: d& E. @

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
9 }5 o/ J( p7 p, [1 g, W


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。

0 _. s7 b# _% Q% r* c結(jié)構(gòu)參數(shù)：

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）
# x- I$ @9 D. h2 z/ x/ o, d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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