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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。 *u,&?fCl 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。 1LvR,V< 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。 >nvK{6xR: 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。 L|-|DOgw 《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。 `}$bJCSF.n aAn p 7\7 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 2*
T Ir
目录 u%" 5<ll
1.光源部分—引言 3 5^ ubX A
1.1垂直腔面发射激光器 3 TPKD'@:x
1.2高功率二极管激光器 7 hPgYKa8u
1.3量子点发射器 12 }K,3SO(:
1.3.1微米柱 12 fWs*u[S
1.3.1.1旋转对称发射器 14 z_{_wAuY
1.3.2微透镜 18 1Id"|/b%$
1.3.2.1耦合至光纤 20 swJ QwY
1.3.3二维模型 22 $cm 9xW&
2.光掩模 23 Wy/h"R\=
2.1衰减相移掩模 24 8.IenU9
2.1.1降基法 26 a gL@A
2.2独立的接触孔 33 mC(YO y
2.3 EUV掩模 37 EaL>~: j
2.4光学成像 42 {/aHZ<I&^h
3.散射测量 43 N
Mx:Jh-YN
3.1硅通孔技术 43 eC6wrpZO
4.椭偏仪 48 H<?s[MH[
4.1 块状材料 48 MTNC{:Q
5.光伏发电 51 d1
kE)R
5.1 薄膜太阳能电池 51 (#z6w#CU(
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 :LdPqFXj
6.表面等离子体光学 60 #!#s7^%K &
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 n)35-?R/M
6.2等离子波导 66 gMPp'^g]_
6.3等离子纳米天线 69 HN5,MD[
6.3.1共振扩张 71 0B}2~}#
7.光纤 72 I-Ut7W
7.1单模光纤 72 9 v 8^uPA
7.2折射率渐变光纤 74 *uy<Om
7.3弯曲单模光纤 77 PQh s^D
7.4光子晶体光纤 78 PqF&[M<)
7.4.1空心光子晶体光纤 78 j PZpJ:
7.4.1.1核心模式过滤 80 kh#fUAt
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 p:0X3 ?IG3
7.4.2多核光子晶体光纤 82 zf^|H%
~^
7.4.2.1减少计算域问题 84 fYh <S
8.光学手性 85 SN\c 2^#
8.1孤立散射体 85 ?gjx7TQ ?
8.2四分之一波片 88 %9S0!h\
9.散射光学元件 90 cKoW 5e|u
9.1光栅 91 Z`ww[Tbv~
9.1.1线栅 92 Y B2gxZ
9.1.2闪耀光栅 95 kl9~obX
1
9.1.3方形晶胞 97 L<Z, @q `
9.1.4六方晶胞 99 P$*Ngt
9.2孤立线栅 101 %&V%=-O_7
9.3光阑 104 j 4]3}t0q
9.4狭缝 106 Y#=MN ~##t
9.5十字交叉结构 109 -R\dg S3
9.6 纳米球 110 l~DIV$>,Z
10.硅光子 117 Cz9MXb]B
10.1脊形波导 117 '!,(G3
10.2环形谐振腔 119 wArfnB&
10.3光子晶体谐振腔 124 AS;qJ)JfzQ
11.光子晶体 126 ijzwct#.
11.1光子晶体谐振腔 126 C4|OsC7J
11.2光子晶体光纤 128 wp>
z04
11.3一维光子晶体 128 rK:cUW0]X
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