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前言 |#D$9+ 微纳光学是当前光学学科发展最活跃的前沿之一，结合了光子学与纳米技术的前沿成果，主要优点是能在局域电磁相互作用的基础上实现许多全新的功能，成为21世纪不可或缺的关键科学和技术。微纳光学不仅是光学领域的前沿研究方向之一，也是目前新型光电子产业的重要发展方向，在光通信、光互联、光存储、传感成像、传感测量、显示、固体照明、生物医学、安全、绿色能源等领域起到不可替代的作用。在这些广泛的应用领域可以使用JCMsuite进行模拟分析与设计，大大降低时间成本和物料成本。 qmJ^@dxs JCMsuite是基于有限元方法(FEM)的一款纳米光学软件包。使用有限元方法(FEM)计算复杂纳米光学系统中电磁场分布，为解决科学和技术挑战提供了一种通用、严格且非常快速的方法。JCMsuite可以解决时谐麦克斯韦方程组的光散射问题、波导设计问题和光学共振问题，以及线性弹性问题、热传导问题以及这些类型的任何耦合问题。 CW k65t cF 通过JCMsuite，用户可以定义各种材料特性，例如复杂和各向异性的材料的介电常数和磁导率张量、分散特性、导热率和刚度。软件依赖基于残差的误差估计，自动选择各种数值设置，例如有限元度和PML(完全匹配层)设置。同时也特别关注光学上所有必要的后期处理和有效计算，例如傅立叶变换、远场、能量通量、重叠积分、光学成像、共振扩展和赛尔因子。 "t\gkJyK 本书详细介绍了JCMsuite各个应用领域的实操案例。本书共十一章，分别介绍了不同应用领域的案例介绍，包含激光、掩模、散射测量、椭偏仪、光伏发电、表面等离子体、光纤、光学手性、衍射光学元件以及光子晶体。每个案例都涵盖了建模流程，从材料定义、布局定义、光源定义到项目定义整个过程，旨在帮助JCMsuite初学者通过案例快速学会软件。本书主要参考JCMwave公司发布的案例翻译整理而成。 OK"B`* 《JCMsuite案例指导书籍》，是由上海讯技光电工程部成员翻译整理而来，译者希望本书能对JCMsuite的使用者有所帮助，通过学习后能较好的掌握JCMsuite软件的基本使用方法。由于译者水平有限，书中错误纰漏之处，敬请同行读者批评和指正。 rJ UXA<:2 @JL+xfz 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 u/8urxp y
目录 {Z=m5Dy}
1.光源部分—引言 3 _^)<d$R<
1.1垂直腔面发射激光器 3 E-_Q3^
1.2高功率二极管激光器 7 y HL5gz@k
1.3量子点发射器 12 )|@ H#kv?
1.3.1微米柱 12 *1 [v08?!
1.3.1.1旋转对称发射器 14 P5*~ Wi`
1.3.2微透镜 18 C'c9 AoE5>
1.3.2.1耦合至光纤 20 +#c3Y ;JP
1.3.3二维模型 22 rHWlv\+N n
2.光掩模 23 o?$B<Cb"
2.1衰减相移掩模 24 IO\ >U(:vx
2.1.1降基法 26 utvZ< zz`
2.2独立的接触孔 33 "7k
82dw
2.3 EUV掩模 37 4 ,|A\dXE
2.4光学成像 42 =tv,B3Mo
3.散射测量 43 AShnCL8uR
3.1硅通孔技术 43 Vp'Zm:
4.椭偏仪 48 d:"]*EZ [
4.1 块状材料 48 -&ic%0|f
5.光伏发电 51 ?(^HjRUY
5.1 薄膜太阳能电池 51 fiq4 |!^h
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 jB17]OCN
6.表面等离子体光学 60 BWct0=
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 U Ux]
6.2等离子波导 66 lo*)% fy
6.3等离子纳米天线 69 v{}i`|~J
6.3.1共振扩张 71 0DBA 'Cv
7.光纤 72 Y70[Nz
7.1单模光纤 72 y@kRJ 8d
7.2折射率渐变光纤 74 gqje]Zc<
7.3弯曲单模光纤 77 Oe uM9c{
7.4光子晶体光纤 78 |-HV@c]
7.4.1空心光子晶体光纤 78 DJ)z~W2I*
7.4.1.1核心模式过滤 80 wW~y?A"{2
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 \tj7Jy
7.4.2多核光子晶体光纤 82 X4:\Shb97
7.4.2.1减少计算域问题 84 .X; zEyd
8.光学手性 85 }hralef #N
8.1孤立散射体 85 zqDIw fW
8.2四分之一波片 88 :@:i *2=
9.散射光学元件 90 hpD\,
9.1光栅 91 @O/Jy2>3H
9.1.1线栅 92 Q2c| sK8
9.1.2闪耀光栅 95 0,a;N%K-
9.1.3方形晶胞 97 8,Jjv*
9.1.4六方晶胞 99 (j^Qa~{mG4
9.2孤立线栅 101 .5ap9li]
9.3光阑 104 cnQ;6LtFTz
9.4狭缝 106 @)A) cBv#
9.5十字交叉结构 109 tiZ5
:^$b4
9.6 纳米球 110 CbmT aEaP
10.硅光子 117 i`3h \ku
10.1脊形波导 117 =IQ+9Fl2
10.2环形谐振腔 119 4l/hh|3@
10.3光子晶体谐振腔 124 #-xsAKi
11.光子晶体 126 '- >%b
11.1光子晶体谐振腔 126 :+%"kgJNL
11.2光子晶体光纤 128 Zl5cHejM
11.3一维光子晶体 128 S V2DvrIR
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