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。
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* F3 L; k+ C' `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。
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; H# x# J( F: I) r. s; S
8 u( d- r2 Q* m. [
# }: Q- ^" q* \; I+ f& t1 Q0.6版本更新亮點：
# O4 Y5 g' O9 |1 E4 W* E1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
& ^$ N2 s: b( _8 q& ?$ \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
5 ~- `! q) u9 d3. 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)

/ m+ o8 s) s! e5 w; }3 w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。
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. j# k- r& C3 j) f可視化功能
6 i  P. v/ v. H) L$ n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：

plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
1 Z- s4 x; o. I6 D2 e% o2 Z  b( ?

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)


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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。
' L! l3 t5 G, D" ^  B
二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：
8 t# g# o, I  ~6 A3 i
plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
; c# q$ V; [9 y' {; Y$ E9 y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)類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)
$ {( ]: X4 w1 {" N5 H, k
7 m, w$ E0 k& [! s2 i% r. O
2 T+ _- v  T; F0 i$ ^3 F
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
, j. A& X, k) e  D8 {8 i+ G( i: upMaxwell 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)：
8 f+ d! ~8 s6 W  s4 A0 Y1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
! r% H* g; N% K& w4 X- s3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
( z% i  |5 t7 M0 y0 X$ n' ]. A7 _& t8 ~
參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對象
  \" l9 ~' s) c5 @; t$ |9 N) y$ N; Zlayer_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
1 z: v$ ]+ W) N  W" V8 py_position：xz平面的y軸位置
* f9 U1 b& t4 a- D+ C


, ~7 }. V+ l( b. j9 h+ M  `% J; O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。

2 z1 I; k( p- a/ F9 N0 u
, `* L* w: l& 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。
4 b: t% ]$ D2 x( L# U$ f
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
& J1 Y3 {2 Z7 l: R9 y9 U; v周期：300 nm
+ z, t& p) L1 d! V  P寬度：200 nm
! R- u, c3 A, e高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）
9 r0 k1 n6 M5 H! B; f* d3 ~

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。
# G2 x, m* u& U
6 L# n1 ~, s  F" k/ {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

  c+ O, f7 Q0 t7 x; 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。
" l% `6 k  t1 L% x, x' n+ r
2 ]- A, F$ q& O3 m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）

8 D% o8 w* M5 S
5 E4 L0 }+ F5 p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)。
) `0 P5 M( o4 [. {3 I9 p
! H, T0 [. P9 L7 F; b結(jié)構(gòu)參數(shù)：

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
- {: }: d. E& b$ g* g


& b! Z. O5 p# t% v; C* j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。

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）
* L- _/ d4 f8 U% }2 z8 z1 m結(jié)論
2 h9 a; V+ e' X+ }5 b" ]/ Y# LpMaxwell 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。
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