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。

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)和仿真過程中的關(guān)鍵角色。

* _1 s, b1 \8 W  W/ b6 A" i8 I" X
! N4 s/ W. b* C  Q9 M5 b$ w. Z0 w4 P
0.6版本更新亮點(diǎn)：
" d/ S; C. c- T1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
6 I$ R  }$ M1 a2 h8 b1 a2. 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)
3 A  T6 x1 u9 r6 V9 I
$ m. X/ n' p: u  a5 K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，我們將探討這些新功能的使用方法和應(yīng)用實(shí)例。

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)。其語法如下：

plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
4 X2 R4 Q  f. B0 V- b0 p* m/ @$ {& {參數(shù)：
; p, N' Y0 T* T6 _! R, R

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)
. @- Q$ S* e9 p3 q5 q* [9 i  G; d
0 r& s2 ]* b7 `, s! [
, t" ~# n* g) ?/ p
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。

! t0 A  V4 P. \' t二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

5 A5 _& I7 b0 J3 y) D# _6 X/ Xplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
3 M5 N2 o; t4 q6 s5 V  r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)類型（"real"、"image"或"abs"）

**kwargs：用于自定義繪圖的附加參數(shù)
/ d$ r* w/ ?8 V4 {8 Q1 d! G
7 J: L! ?. F& |

9 ~' I: X5 J( n/ P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Ex分量實(shí)部的例子。
: e6 W5 U/ }% ~0 V( G  P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 w$ K, p5 W5 ]1 E9 I2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)

; u$ E5 P" _: [1 f, y! ?參數(shù)：
( Q, v) H, Q/ B* l. f) ]) `mesh：仿真網(wǎng)格對象
/ R" }+ Y& K# f- R; K5 F3 }0 glayer_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）
z_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
( f* N$ X" s0 a. f# ]* ^x_position：yz平面的x軸位置
y_position：xz平面的y軸位置

+ L/ c5 P  A# X. O$ e
! M$ c4 D: ^& [( Q1 m
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。

3 c* T# B6 z5 P1 K! r* w
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。
: y6 w- b9 x5 a
2 u6 F  v$ x. C' s) U0 b4 r3 R. ?結(jié)構(gòu)參數(shù)：
3 E$ m  {7 p* H周期：300 nm
寬度：200 nm
高度：300 nm
3 {' C& p  }9 }& {8 {! ~" T硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
& W$ {. ^) A/ C( ^8 \1 u二氧化硅折射率：1.4616（入射層）
3 {3 i, K( U5 C+ x2 Y  [- ?. l5 Z7 o2 J9 a

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。
; G; u8 A% F* l; c# Y
/ ^* k. x+ F6 Z+ F5 H) h結(jié)構(gòu)參數(shù)：
/ @' h/ B/ K6 [4 F" 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

1 E: e; R1 F3 V) K( `
6 a, Y! Q0 L8 x, e" m
* }' A3 R. t% ?- j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。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
5 ~9 E$ q4 F" `. n* [

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(zhì)介電常數(shù)：1.0（空氣）

出射介質(zhì)介電常數(shù)：2.12001（玻璃）


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)過縮放以強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

/ p1 ]: D! m3 M1 o9 ?$ }7 j, a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
: f7 q4 H1 `7 n5 b

' L: V( s. ^& P4 S  i& M6 j) I
( O% V" F; o5 }: K  |圖8顯示了由長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。

% v# M: P4 ?7 A( P; ]4 @  ]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）
6 T% q. Q2 D# C6 I$ c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。通過利用這些特性，研究人員和工程師可以對仿真結(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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( D+ q' t9 g: B  Q$ q3 w/ A* f- END -

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