pMaxwell RCWA 0.6版新增可視化功能和折射率監(jiān)視器

逍遙設計自動化

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)和磁導率的方法。

' H, _) {4 O1 V5 A3 EpMaxwell是PIC Studio光電設計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計和仿真過程中的關鍵角色。

  q) A7 P) y0 [  o, i
' |: Y4 l( I; V- W) j5 c
0.6版本更新亮點：
* R4 X4 U* m# u. }4 k1. 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)和磁導率
* b' k+ N. H9 d9 Q( w3. 增強的數(shù)據(jù)分析能力：使用戶能更深入地理解復雜光學結(jié)構(gòu)

這些新功能不僅提高了pMaxwell RCWA的實用性，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用實例。

- Q- x+ t+ X" Z2 x1 _可視化功能
( d4 Y- a' K* A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：
# X* y1 x1 B+ e- e
plot_1D(x, y, data_type, **kwargs)
- {, z/ a: t! C& y- j參數(shù)：
$ S# R1 Q6 M3 q% Y9 S

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)



2 A+ s1 p+ t$ J: b; E+ f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，顯示了導入必要模塊和設置繪圖的代碼片段。
1 `8 ?3 r5 f2 ?& k5 W
! ~: a6 v$ \/ @- F二維繪圖 plot_2D 函數(shù)能夠可視化二維數(shù)據(jù)：

plot_2D(x, y, data, data_type, **kwargs)
6 L. k2 y$ ?2 h- c0 o9 t參數(shù)：
+ W2 \. }  A& Q( d/ C& M

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)
6 F" `1 \0 W* U9 |
9 ~' |7 l1 b$ [0 d" `- ^# U

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分量實部的例子。
  l9 a" @" s) a; F3 b( a' E" C6 L折射率監(jiān)視器
! w, W% Z# Z  W6 i2 t/ TpMaxwell 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)和磁導率的函數(shù)：
2 t2 R  J( r+ `( ]3 M- p1 V1. GetEpsMu_xy(mesh, layer_number)
2. GetEpsMu_xz(mesh, z_info, y_position)
3. GetEpsMu_yz(mesh, z_info, x_position)
8 v7 n7 v0 ]/ r
參數(shù)：
( A4 N  B) i2 ?2 e$ O. n# A$ Kmesh：仿真網(wǎng)格對象
layer_number：層標記（-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）
5 H! Q  s# \3 w  A! fx_position：yz平面的x軸位置
5 ^  b" k3 Y( w3 B8 m& y2 B, Ay_position：xz平面的y軸位置
6 ~: \# N) G: `3 |

  O8 p$ ^9 v- E5 b" K  o7 h, H( 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。


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)實部。
& B  M8 H! f9 B) k- j: b, x6 K1 G
. Q8 K) Q: o! n5 m9 M' J( v結(jié)構(gòu)參數(shù)：
1 t) V4 \" z7 q- h5 m' h& p$ T周期：300 nm
0 D! y9 g# q! x( j寬度：200 nm
高度：300 nm
硅折射率：4.22706 + 0.0599998j
& ]3 [7 n/ u% s: [8 a二氧化硅折射率：1.4616（入射層）
6 j8 I1 E* V& B- E- B& c+ C9 [

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)實部，其中坐標原點已調(diào)整以提供更好的可視化效果。

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
/ I0 g- t1 M5 g5 l) ?7 _! C% z; r
( I: X( P5 p: t9 n/ i- x, z& `

1 X1 T# z* O! R5 @  i. d  w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）
) {- m" W( F5 c7 s

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)實部，其中xz平面可視化經(jīng)過縮放以強調(diào)結(jié)構(gòu)細節(jié)。

結(jié)構(gòu)參數(shù)：
1 B. C# `. |3 j. u  w& E8 t) g! d

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
& Q1 @$ Q6 y0 w


+ K  u0 ~, w) M0 v' I4 F* Q% 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)實部。

7 R* B+ x3 p  T: u6 I0 L1 f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）
! g1 |" T4 \+ b. n1 O9 y% P6 W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雜光學結(jié)構(gòu)提供了強大的工具。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，從而更有效地設計和優(yōu)化光學器件。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)和磁導率的功能，提升了pMaxwell RCWA軟件的整體功能和用戶體驗。這些新功能將幫助用戶更好地理解和分析復雜的光學系統(tǒng)，為光電子技術(shù)、硅基光電子和光電共封裝等領域的發(fā)展提供有力支持。

- END -

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