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前言 v\?l+-A? y 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' ^! SEt 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。 .3cD.']% 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。 !(Q@1 c&z 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。 s B qOcy 《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。 peOoZdJd P97i<pB Y_ 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 -dfs8 [i
目录 vz1I/IdTd
1.光源部分—引言 3 <E^;RG
1.1垂直腔面发射激光器 3 _9R j,
1.2高功率二极管激光器 7 #uICH t3
1.3量子点发射器 12 5 j9%W18
1.3.1微米柱 12 .f>7a;V?}
1.3.1.1旋转对称发射器 14 yx ;K&>
1.3.2微透镜 18 "QD>:G;u
1.3.2.1耦合至光纤 20 ~@[<y1g?nG
1.3.3二维模型 22 l
m(mY$B*_
2.光掩模 23
:m/qR74+"
2.1衰减相移掩模 24 P 6=5:-Hh
2.1.1降基法 26 }_@p`>|)rB
2.2独立的接触孔 33
?.beN[X
2.3 EUV掩模 37 HW#@e kh
2.4光学成像 42 ]v]:8>N
3.散射测量 43 R|Uu
3.1硅通孔技术 43 ap" pQ[t;
4.椭偏仪 48 tT]mMlKJ
4.1 块状材料 48 wByTNA7
5.光伏发电 51 <p2\;\?4z
5.1 薄膜太阳能电池 51 kVG+Wr7l0F
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 ,^eOwWV
6.表面等离子体光学 60 Hc8!cATQ k
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 2:e7'}\D.
6.2等离子波导 66 0W+RVp=TL1
6.3等离子纳米天线 69 |Z+qaq{X
6.3.1共振扩张 71 Re'3 bs:+
7.光纤 72 \0 &$ n
7.1单模光纤 72 "I{Lcn~!@
7.2折射率渐变光纤 74 NZFUC D)
7.3弯曲单模光纤 77 Ag8lI+
h
7.4光子晶体光纤 78 av:%wJUl,$
7.4.1空心光子晶体光纤 78 Ol| fdQ
7.4.1.1核心模式过滤 80 C#3&,G W
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 #MiO4zXgd
7.4.2多核光子晶体光纤 82 [
<k&]Kv
7.4.2.1减少计算域问题 84 R9QW%!:,\2
8.光学手性 85 -mLu!32I<
8.1孤立散射体 85 @3FQMs4
8.2四分之一波片 88 Y@T$O<*
9.散射光学元件 90 :7(d 6gEL
9.1光栅 91 ?Jgqb3+!o
9.1.1线栅 92 P: 1eWP
9.1.2闪耀光栅 95 Xr88I^F;
9.1.3方形晶胞 97 +"~*L,ken0
9.1.4六方晶胞 99 F5M|QX@-
9.2孤立线栅 101 #cb9g
9.3光阑 104 vu*9(t)EC
9.4狭缝 106 ") nKFs5
9.5十字交叉结构 109 PGVP0H+RV
9.6 纳米球 110 7_rDNK@e
10.硅光子 117 Ke~!1S8=
10.1脊形波导 117 6 wXy;!2
10.2环形谐振腔 119 =GeGlI6
10.3光子晶体谐振腔 124 g9d/ nR X&
11.光子晶体 126 lh!8u<yv*
11.1光子晶体谐振腔 126 $v"CQD
11.2光子晶体光纤 128 1 CV ?
11.3一维光子晶体 128 rhGB l`(B
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