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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。" h3 l q) o- c0 L; D8 P0 F% S
6 [. y$ g5 X. R
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。( X: d \, H0 w! K# R7 G; L% N
' U! w) q' I& B# h, S! A
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Q7 _' r' D, @" K: N: [
5 s7 l1 U3 M9 b, t! k2 q! {
0.6版本更新亮點:% W6 K* R% K/ I$ g
1. 新增可視化功能:包括1D和2D數(shù)據的繪圖能力1 C6 x& K$ w+ S# b
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' v9 H5 a' u/ x0 I* g. G( L- A
可視化功能- i ?' H4 c( _4 p3 H, A
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:3 n a! z$ c7 I- b* V& Y
# V# k* w9 d ^6 Yplot_1D(x, y, data_type, **kwargs)2 f y8 [6 h: |8 l6 q$ m, K( s
參數(shù):
6 {. ?7 V V, }$ G8 o( o Tx: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/ {0 a/ c# s. f$ X" R6 [. k
) `! y; j% t# F# |
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$ Q& E* B) \, [& ^
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* \# w! r# m+ ~
plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)6 f" i2 p' f' _* _0 I. ^
參數(shù):
+ [# v: t" q) Lx: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)* F+ o* a4 Q- O4 E
+ j! g, m8 H, q
* P+ D, ?% f- b* d
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1 Y- U9 V- T+ _. F# }/ U: f o
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. [- g3 R1 w/ j) g
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):+ a' C% c4 d# Y" u' x
1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)$ |2 q D2 E: D+ S2 u1 }
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position): h) V1 S! J9 T7 D: U$ d9 m3 p
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
, T( G9 w+ h2 Q. ~3 v- a% A% e5 s. i% a
參數(shù):4 I9 w q, P$ }( Z" `. U/ I2 x: \
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)4 U. N+ o% [! E
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; g- B# k7 v+ f3 S) F! E
@' \$ T3 J3 d+ e& F, j/ U0 M
% B8 a( A a0 {, v2 P
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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。# I/ J, G8 B0 h+ n9 |9 b
; n: Z7 [* a9 J
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: 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。+ N- G5 p' }* z. Q
; f2 P2 M z8 j2 w
結構參數(shù):+ u$ g# |0 D8 f1 ^# B
周期:300 nm. F" B. ~0 D2 |
寬度:200 nm8 Z* H) j$ B0 g$ D) m# @; l
高度:300 nm& n+ R( N5 U: ]
硅折射率:4.22706 + 0.0599998j; @" R$ q. r; M, N
二氧化硅折射率:1.4616(入射層)9 C) J2 i C; `- T. J w4 X5 L+ D
: R( K3 `+ [: m# e. P
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: G+ U" w; U0 Y9 D+ k0 j6 s# K
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。! K* L* p$ }/ d- B0 r& n
! 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/ R6 u9 {5 D& c0 z& {% s9 L' O# j
) V% F- d3 y7 d3 Z
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, E3 Y& t: `& ]( D- f4 f' s- }
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。% j0 p. R3 b$ ^' D9 B3 D, T
+ ~/ 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)8 p+ x0 y, j: |/ X. o6 y( V0 x
, f5 [0 E9 n+ }2 w. X' h3 N. y6 C
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6 b* ~1 _& \1 o) c- ], c
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)。- ^5 [. ^) n% f4 j
3 H1 i0 Y0 V- Z [& G+ m3 q
結構參數(shù):; k- y2 o; |! [1 Y3 D4 S0 d) i6 L
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* \* D/ P9 e! u
4 P h$ ]+ i2 z! _0 u, j. l5 w# W v- [0 N0 `5 f
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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。. S* m6 j) A: S0 y, M
, c3 Q+ u: u% g2 T
結構參數(shù):* {+ m& @ l2 W/ b' j
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)1 n c* V( Q, G
結論0 Q) @0 U/ `0 T4 v
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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. p |4 {) M! [' y) w深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導體芯片設計自動化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設計和仿真軟件,提供成熟的設計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機電系統(tǒng)、超透鏡的設計與仿真。我們提供特色工藝的半導體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務,廣泛服務于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領域的頭部客戶。逍遙科技與國內外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動特色工藝半導體產業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術與服務。
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