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。

2 X, X/ o# x$ g" ~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。



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
# N" [; H$ \  N2. 折射率監(jiān)視器：允許用戶(hù)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(hù)能更深入地理解復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)
6 y4 J' i! W  V  L
! D/ `; {7 g* \& l% @4 |這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實(shí)用性，還為用戶(hù)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。
! q3 }+ I$ w, R) R% t
# T9 b9 p. q. `3 v2 s7 Y可視化功能
5 k. F9 t1 n; F" }$ g一維繪圖 plot_1D 函數(shù)是0.6版本中新增的功能，允許用戶(hù)輕松可視化一維數(shù)據(jù)。其語(yǔ)法如下：
( N3 e& V/ {% p
; J* t  |  w7 C  m2 |$ b! c* e8 }; Wplot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
8 ?0 ~) N& L+ K7 @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(lèi)型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)

1 D9 G) F% y4 F! a# J+ d/ [1 Y
6 m% @5 v: J6 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。
* i' v. ~+ \; P/ ~7 e, |4 r8 T
二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：
$ ?: H) i  M: `
5 L3 t- S, w; Eplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
參數(shù)：

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(lèi)型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)

7 {3 `- f- G; e* D

2 y4 T- I% S$ Y3 \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。
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)：
7 h* k* y) h) X2 U( r1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
. W9 C, n- I2 L1 N7 J: [2 G
9 h* C- W" d/ f: y; K: `; I; u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）
+ d$ f, O, B. t' p% q) lz_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



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。
1 k- q* v3 o  K1 n: r

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。
3 I. ]9 o/ K6 O
2 D% T2 V& b0 v, k% \結(jié)構(gòu)參數(shù)：
1 i+ d4 ?0 r9 `3 M/ }8 s周期：300 nm
寬度：200 nm
" h, W) B3 e  b& M- L高度：300 nm
1 ]3 O9 |2 ~5 n, f) L/ r硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）

7 s0 @+ |8 d4 |- J6 Q- R6 [
1 F0 c( `7 [- k" ^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。
* z, u  i7 z5 a# ?5 M0 A8 f
0 ?# \/ L' F( z9 X) n. q- {結(jié)構(gòu)參數(shù)：
' S  }+ n/ A+ @

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
$ d6 @* j# h" q4 p
3 L. n' o& Y6 T9 Z- d9 |: d" b8 k

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。

2 C# M, N$ n1 P+ P# C結(jié)構(gòu)參數(shù)：
4 V# J* X3 P8 E5 W8 L

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）
' H+ U2 w- o5 e# f& q- a* m: |

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)。
; n! t' O( t* E2 x* {- I
; b0 P2 V5 C' x5 ^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
0 h  ^: \1 a7 [  f2 ~
9 `4 Y+ D. N. l+ C
8 \) V# t. G$ t/ T( N( q
. l% R; P$ X0 e) g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。

$ W& ~+ [- @5 q4 @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）
# K, z: [) h% ^7 n/ z3 R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(hù)體驗(yàn)。這些新功能將幫助用戶(hù)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。
! N* w% `& Q3 B# z
" J+ R# K1 r+ T' z: B- END -
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+ C3 t; F" q% k關(guān)于我們：
: n$ Z; ~; o* e3 a4 a: @6 p深圳逍遙科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家專(zhuān)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(hù)。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(hù)提供前沿技術(shù)與服務(wù)。
1 Y% \2 W. B* ~
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