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前言 GIb,y,PDB 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。 ,(i`gH{D 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。 2c*w{\X 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。 6E@TcN~ ,! 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。 P m7 lP5 《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。 IayF<y,8 K
0e*K=UM 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 P b-4$n2c
目录 A^c
(
1.光源部分—引言 3 M
~ ;]d
1.1垂直腔面发射激光器 3 .[r1Qz 7G
1.2高功率二极管激光器 7 4|&_i)S-Y
1.3量子点发射器 12 VS\| f'E
1.3.1微米柱 12 s
!IvUc7'
1.3.1.1旋转对称发射器 14 B&QEt[=s
1.3.2微透镜 18 82)%`$yZw[
1.3.2.1耦合至光纤 20 p;qFMzyS9
1.3.3二维模型 22 )3f<0C>
2.光掩模 23 w5 #;Lm
2.1衰减相移掩模 24 - lqD
2.1.1降基法 26 8d?%9# p-)
2.2独立的接触孔 33 n-9a 0_{k
2.3 EUV掩模 37 pocXQEg$]
2.4光学成像 42 \_(|$Dhq
3.散射测量 43 .6!cHL3ln
3.1硅通孔技术 43 : q >)c]
4.椭偏仪 48 ]eUD3WUe>q
4.1 块状材料 48 OI_Px3)
y
5.光伏发电 51 N\"Hf=Y(~
5.1 薄膜太阳能电池 51 4/V;g%0uN;
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 b0sj0w /
6.表面等离子体光学 60 :-_"[:t 5Z
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 O]Ey @7 &
6.2等离子波导 66 rB-R(2
CCN
6.3等离子纳米天线 69 foUB Ml
6.3.1共振扩张 71 L&KL]n
7.光纤 72 ]UkqPtG;
7.1单模光纤 72 <*I*#WI&B
7.2折射率渐变光纤 74 }vU^g PH
7.3弯曲单模光纤 77 <Mndr 8 H
7.4光子晶体光纤 78 Es- =0gpK
7.4.1空心光子晶体光纤 78 0 . UN
7.4.1.1核心模式过滤 80 9K;g\? 3
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 Ng1bjq}E2
7.4.2多核光子晶体光纤 82 B8unF =u
7.4.2.1减少计算域问题 84 7^V`B^Vu
8.光学手性 85 '0^lMQMg
8.1孤立散射体 85 EL%P v1
8.2四分之一波片 88 2Jky,YLcb
9.散射光学元件 90 pHowioFx
9.1光栅 91 G)?j(El
9.1.1线栅 92 V $w bm z
9.1.2闪耀光栅 95
n!sOKw
9.1.3方形晶胞 97 G5|'uKz2"
9.1.4六方晶胞 99 1h|qxYO
9.2孤立线栅 101 JC`;hY
9.3光阑 104 KSJ+3_7 ]k
9.4狭缝 106 lD'^ 6
9.5十字交叉结构 109 xi =0 kO
9.6 纳米球 110 ( /^?$~m "
10.硅光子 117 ?^J%S,
10.1脊形波导 117 RD0*]4>]
10.2环形谐振腔 119 M;W&#Fz%
10.3光子晶体谐振腔 124 M1]w0~G
11.光子晶体 126 i03= Af3
11.1光子晶体谐振腔 126 ~;-2eKw
11.2光子晶体光纤 128 O 3?^P"C
11.3一维光子晶体 128 lKf kRyO_S
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mhM;` d l
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