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
( [/ ]" l& D' W. 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(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。

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。

  o7 L) }: d2 K) M: F+ X0 G3 _

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
1 @3 `1 Q+ B' Y0 ^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。
/ p0 C( B7 [* _& Q3 Z% p* s
. ?9 ^# S' R3 [7 i! b  s( d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：

( [( B/ F: D) G9 \7 e6 pplot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
3 k' Q  v) B7 K0 ~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)
3 z: |' `" f0 m6 a
1 L- n3 u' N' D3 [$ J' {" R1 P: x
& h! W) v5 w2 Q: ]- V
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。
6 V) ~! q! \" {0 A( \
; y0 u- x9 H' F; @/ b, ^5 T% P1 ?; t二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

2 p9 v9 j  T- m) qplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：
, i- n/ z; I- o/ M* o/ F  E

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)
  V1 L  s( v7 U* U* v


$ U  k6 c& E/ n+ O7 l& v# k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。
0 b5 b' g( X" ?- V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)
7 ^) L) Z) j5 h2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
; u& p- z5 F1 P! ~  P3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
5 v8 L1 Y3 A3 U1 x/ ?, ?, p
參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對(duì)象
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）
! B* R% A3 e5 H7 v  rz_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



' I) }5 A9 Z& \: N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。

0 l- C9 G+ s- F5 y$ ~" X4 I9 P
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。

, [+ J. w! Y6 J/ \. G( N( I結(jié)構(gòu)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）


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。

5 x0 B  x9 V" w* U( g結(jié)構(gòu)參數(shù)：
1 Q2 r+ ?2 F3 m1 b

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
' u! C, y' u5 Y3 U
; V7 I' Q7 {' d
2 V0 d7 \5 w/ G* G2 ]" A3 V
/ I# ~& U+ L9 w7 x9 T8 Y7 R+ i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。
( a, O' Y1 V6 L) t" T3 k$ A( Q- y
2 x% ]4 W/ T1 p4 p結(jié)構(gòu)參數(shù)：
$ h5 f$ s$ b2 b1 _. _7 t# `

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）

  \9 y, I4 O1 Y' b
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)。
" l6 a* w, E7 n, ^+ s4 ^
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
- _3 B, j% T' Q

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
, Z  b# |. n$ F- c) c


) @% [, _2 p3 s# P' o  C! Z# b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。
" D1 x8 |& N0 {* B: q
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
/ o- ^/ N, L) L' f3 h1 V$ p( ?  \

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）
5 s( ^& h" k0 |( K結(jié)論
' I4 J. v' o) m5 d1 H  |& DpMaxwell 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。

- END -

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8 J( @# N, ?  d8 _' U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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