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(jì)自動(dòng)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。
5 h/ B/ B3 c. s3 F2 n! z: z  h7 v& Y' p& P
0 l8 K( S3 N/ N5 H% ]pMaxwell是PIC Studio光電設(shè)計(jì)與仿真方案的重要組成部分，在整個(gè)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(jì)和仿真過(guò)程中的關(guān)鍵角色。
6 n9 r6 o. o6 R& F4 C- g0 H

2 t" a1 w* h* u( b% x$ a) U" _* Z
0.6版本更新亮點(diǎn)：
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
3. 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)

這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實(shí)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(lái)，我們將探討這些新功能的使用方法和應(yīng)用實(shí)例。
6 c+ [" V1 s2 _
. C. D+ Y; }8 k& h7 q( R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(yǔ)法如下：
; C5 D+ O6 h2 O- }+ A5 p9 `1 [
: K6 F/ u/ j  O# `( d5 xplot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
: X' G! p6 n+ ~; h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)



% Z/ j$ _) y! ]  H% _/ d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。
8 E& T9 r0 O$ B
二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

' e: p+ O  d. C5 O  ?: Jplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
- a) w/ z. E* X

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)

- e# w; `. }/ g5 X

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(chǎng)Ex分量實(shí)部的例子。
4 P* a' k# q5 @  [: X折射率監(jiān)視器
2 @8 ~& d2 U  c: X7 dpMaxwell 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)：
3 f" V5 E; D3 h1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)

" x$ F& i; @# R3 @參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對(duì)象
4 t% w# J' z# h/ Y8 h4 Alayer_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）
4 _$ P# V) e. x( g9 _8 z1 nz_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

  N' m' q1 O( Q  D7 A8 p
# [. f; M1 ?$ Z# W$ h# ~! k
8 f! `$ T" U+ W0 w# z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。

4 \9 I# u( F* m; u4 Y& {1 s# k
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(shí)部。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
周期：300 nm
6 f; c1 X- y+ E+ h- ?5 O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）

1 q/ e9 [/ x9 I8 x
/ u# \8 w0 Y/ a( E% y0 S7 u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(shí)部，其中坐標(biāo)原點(diǎn)已調(diào)整以提供更好的可視化效果。
. d) B" b1 j$ u/ M5 T+ w( M
" B2 Q" Y+ S% K結(jié)構(gòu)參數(shù)：
) P: u! O5 P; k1 t1 T

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

+ P6 u' t% q5 [" O

/ w- m! I3 v' ~" p- f  y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(shí)部。

: Z. D) d/ Q; x/ V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(zhǎng)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）

: D3 t/ q/ ^* u3 z- l
% V. G" F, n8 j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(shí)部，其中xz平面可視化經(jīng)過(guò)縮放以強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

9 k) R* d5 T6 ]" R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


* M' ]% t: g* C, j) |) o( G
5 s5 F6 G( C% A% n2 A* t圖8顯示了由長(zhǎng)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(shí)部。

& `) G. B7 b/ ?2 q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(zhǎng)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）
: ?; a( ?) Z; M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(qiáng)大的工具。通過(guò)利用這些特性，研究人員和工程師可以對(duì)仿真結(jié)果有更深入的理解，從而更有效地設(shè)計(jì)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(yàn)。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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' l% q9 B# z- c: D% A4 v0 T- END -

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' N2 H, _  D9 ?9 q' p& O1 X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(jì)自動(dòng)化（EDA）的高科技軟件公司。我們自主開(kāi)發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件，提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分別針對(duì)光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)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(jì)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(guó)內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作，推動(dòng)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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