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
, @- @0 ^% P7 P" R1 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。
% a7 n* _) w- P/ ?, T
9 }# @7 G# X# j$ b( BpMaxwell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。
& |9 @3 h: y; A- d" w, I# F, F

5 [; c! V2 @7 Z' O" H1 J) r
: X! T7 N$ |' a. E& e0.6版本更新亮點：
4 d+ Z/ O, D) E1 N+ I# E1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
0 L6 |( N5 L. r2. 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
  c; I6 c& O5 L3. 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)
& e: _2 U( Z9 V5 B. d0 H& \0 \
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。

& L) K2 `6 A! q, |6 M9 n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：
( f5 ~- M5 k5 g; _
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)
" M- P- g0 ]5 o) a0 e
5 }, O3 ?9 }% C

  D5 U1 P+ K) ]8 x& d* R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; T* U) m/ T1 U" z2 ]6 B: E二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：
: o* a) |. l; Q
$ c& P, ~1 `% P! P# Y' \plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
) u( R- |# R1 l

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)


9 q9 }% W# `" f! U5 _3 e
  b$ k8 e3 h2 P4 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。
0 z: e6 ~2 A9 T4 f. }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)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)

參數(shù)：
6 s' N/ D  \8 o; s( ^mesh：仿真網(wǎng)格對象
+ Q! q. P* h0 [& k/ r0 ]layer_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
2 X8 j8 q: g$ J1 V' w, [y_position：xz平面的y軸位置
# G* H# T0 U. q( K$ S5 \
( |  }! z( N5 U( Y2 L0 P
% v2 Y  a! t) k( L( c! d
+ h! \% e! M( O* [% O7 J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。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
& d6 m: _- P, {0 d" d, @. a周期：300 nm
寬度：200 nm
! Y4 V. V: l6 n/ v7 K高度：300 nm
: m0 E9 `, c4 |: r6 v硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）

) C5 t& g6 V, a' K/ E5 ?
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。
5 g7 C. ^% u( q( T& @$ H
! F9 E# K1 s/ x6 {; O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



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。
* c$ }6 j: a: [' q# ^
0 s* m; h. {9 c  e6 u- [, g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）
+ J9 Z% \, R9 h) o# C( o2 H5 }4 B; u. R$ h

8 b# N8 I& _4 _; f. Q: u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)。

8 e+ v8 g7 t4 \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
' K8 a6 c/ s+ v; d. f, p
+ o& R' x4 I7 O  C- [8 X

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。
1 Y; w/ S& v: P- Z' g6 Q7 I
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）
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。

4 a9 Q  U4 Q" k1 x- END -
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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)。
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