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
% |# W" p" [3 O( t) u$ K. ~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(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)和仿真過程中的關(guān)鍵角色。
. B' b% [7 G9 S2 Z& G  ^1 @

, @+ T9 `/ D# ^& @) g4 E
% L& n& l0 \& u( V6 f0.6版本更新亮點(diǎn)：
1 G& z4 g7 u% d0 C/ G6 T# @# \0 Y4 [1 H1. 新增可視化功能：包括1D和2D數(shù)據(jù)的繪圖能力
6 u% w- @9 B; D% q* h2. 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)

  w5 N/ Q) U  h# X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。
$ E+ V# ~5 p2 v% @" [
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：
- n0 N( {* f3 g; Y+ W
plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
! ~$ v! c4 I! Q" o' J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)

$ O" y, y) l# {% {8 e4 x
1 }$ ~' S5 z& u$ X9 N) l/ K& O$ s
5 H6 _0 [/ j" |& l9 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。

二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

: U# f% D' [( S5 `1 G& p1 U) Wplot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
4 R# D8 m4 e; r; @3 v0 C. s; [! @8 }8 y參數(shù)：
! p% u8 _  }. p: z' O) v

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)


  K; Z# T: A+ `& I8 C* R
/ \6 Z5 \$ k8 n4 h" N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。
5 D! b: \, O4 `$ Y2 \. _. V, U$ Q" ~折射率監(jiān)視器
1 s& S$ u: l$ Z* q. ~4 ApMaxwell 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)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
$ x% Y1 ]# ^3 ]" c- H) P+ R3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)

參數(shù)：
mesh：仿真網(wǎng)格對(duì)象
6 w& H1 l: g* I  I' u: ulayer_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）
6 q$ v- m9 ^1 t3 d3 [" lz_info：z軸范圍和分辨率（start, stop, grid_number）
7 o) c: s- M' Q+ U- }x_position：yz平面的x軸位置
y_position：xz平面的y軸位置



2 i! g. M# Z5 x: u5 h# E- p0 |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 [: p5 J# y3 c. K9 Z0 f
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。
4 d4 p# L: t/ N* u/ `9 w9 y+ ~
) H0 M9 k( [' v, Z, B結(jié)構(gòu)參數(shù)：
7 ?) f! e. w! }/ z周期：300 nm
7 `9 i& [9 R8 L+ g/ K" v寬度：200 nm
1 O3 k( n# E) q% o3 U" @高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
二氧化硅折射率：1.4616（入射層）

$ g6 p( Y# c$ I1 C
7 d4 c9 j7 ~, B5 N- D+ `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。

+ F! y% g+ j) ]8 _5 a! h; s# a結(jié)構(gòu)參數(shù)：

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
' R4 X$ q$ e/ m2 _+ l& u; j
2 n9 q, L, |# O8 V' ~6 R

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。
) B2 p" \" a  h! E
結(jié)構(gòu)參數(shù)：
" T, x" F! z3 t% J+ v) O' r6 h

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）

& n2 ?9 [- _% X$ Y
; U. n$ J* t3 D" X- e2 l! Q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)。
" B* b6 J1 _4 f4 {2 ~# Y& m
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

# `2 q) o2 \# ~3 k2 Q3 o

+ h: ?% k) j, J2 A0 {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。

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）
) j5 n' w8 ?0 J" ^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(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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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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