pMaxwell RCWA 0.6版新增可視化功能和折射率監(jiān)視器

逍遙設計自動化

引言
8 |3 t7 x: `, h9 ^% }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，以及獲取仿真結構中指定界面的介電常數(shù)和磁導率的方法。

pMaxwell是PIC Studio光電設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計和仿真過程中的關鍵角色。



0.6版本更新亮點：
1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據的繪圖能力
2. 折射率監(jiān)視器：允許用戶獲取指定界面的介電常數(shù)和磁導率
; W/ a7 D' ?, U. g  \3. 增強的數(shù)據分析能力：使用戶能更深入地理解復雜光學結構
# N+ N( i5 r. R3 b! [% w
( n! G& X$ u  e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)據分析工具。接下來，我們將探討這些新功能的使用方法和應用實例。
$ d! h* H- `) ?2 B' v
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。其語法如下：

# V# k* w9 d  ^6 Yplot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
6 {. ?7 V  V, }$ G8 o( o  T

x：x軸數(shù)據范圍（一維數(shù)組或列表）

y：需要可視化的數(shù)據（列表、元組或一維數(shù)組）

data_type：要可視化的數(shù)據類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)
% j5 ?1 P3 f' m* v  c+ A/ {

) `! y; j% t# F# |
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)據的例子，顯示了導入必要模塊和設置繪圖的代碼片段。
+ d# V8 S+ F( P7 t/ d6 p5 b
2 S5 q0 B: j" k二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據：
( I7 a5 L  v& X. B
plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
+ [# v: t" q) L

x：x軸數(shù)據范圍（一維數(shù)組或列表）

y：y軸數(shù)據范圍（一維數(shù)組或列表）

data：需要可視化的二維數(shù)組數(shù)據

data_type：要可視化的數(shù)據類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)


* P+ D, ?% f- b* d
圖2展示了使用plot_2D()可視化超透鏡單元結構xz平面電磁場Ex分量實部的例子。
$ n# M4 k3 q) I3 I& g折射率監(jiān)視器
pMaxwell RCWA 現(xiàn)在包含了獲取仿真結構中指定界面的介電常數(shù)和磁導率的函數(shù)：
1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
, T( G9 w+ h2 Q
參數(shù)：
mesh：仿真網格對象
  U2 L- H1 P  E5 v$ l0 Wlayer_number：層標記（-1表示入射層，0到N表示結構層，N表示出射層）
( A' q. \" ]5 R6 q% e4 t5 nz_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
x_position：yz平面的x軸位置
$ b/ N' v$ h) o' |" @( S5 gy_position：xz平面的y軸位置


% B8 a( A  a0 {, v2 P
1 h2 M3 {0 N- T) t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。

; n: Z7 [* a9 J
: O9 y  M" W+ b圖4顯示了一維矩形光柵結構的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實部。

結構參數(shù)：
周期：300 nm
寬度：200 nm
高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）

: R( K3 `+ [: m# e. P
圖5顯示了一維傾斜光柵結構的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實部，其中坐標原點已調整以提供更好的可視化效果。

! T( t$ H% |1 i5 u結構參數(shù)：
% o6 |$ F) L2 Q4 V# d7 Y9 @

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
: |+ i4 y7 w6 _2 e* O) E/ R

) V% F- d3 y7 d3 Z
圖6顯示了二維金屬超表面結構的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實部。

+ ~/ J4 h* h4 C) ^5 j& k結構參數(shù)：
3 F/ M1 s; |" D/ M+ F7 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）

入射介質介電常數(shù)：1.0（空氣）

出射介質介電常數(shù)：2.12001（玻璃）


圖7顯示了不規(guī)則結構的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實部，其中xz平面可視化經過縮放以強調結構細節(jié)。

結構參數(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

入射介質介電常數(shù)：2.12074

出射介質介電常數(shù)：1.0

4 P  h$ ]+ i2 z! _0 u

3 v# G* _. z' f# H" L圖8顯示了由長方體和圓柱組成的雙層結構的xy、xz和yz平面介電常數(shù)實部。

結構參數(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）

入射介質介電常數(shù)：1.0（空氣）

出射介質介電常數(shù)：2.12001（玻璃）
結論
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雜光學結構提供了強大的工具。通過利用這些特性，研究人員和工程師可以對仿真結果有更深入的理解，從而更有效地設計和優(yōu)化光學器件。輕松可視化一維和二維數(shù)據的能力，以及檢查不同平面上介電常數(shù)和磁導率的功能，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雜的光學系統(tǒng)，為光電子技術、硅基光電子和光電共封裝等領域的發(fā)展提供有力支持。
. y* @1 t! u  U4 V& ]9 N7 L* u: ^. e
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