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《JCMsuite案例解析》 NM. e4 前言 k{*EoV[.$ 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。 * F !B4go 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。 N#u'SGTG 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。 +/B 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。 v H HgZ 《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。 971=OEyq* k0V ri$x 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 xw*e`9vAe
目录 e:G ~P
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1.光源部分—引言 3 uda+ +^y:
1.1垂直腔面发射激光器 3 pm
O9mWq
1.2高功率二极管激光器 7 Hl E8AbEg
1.3量子点发射器 12 #S 7oW@
1.3.1微米柱 12 'n| U
1.3.1.1旋转对称发射器 14 Pe :)zt0
1.3.2微透镜 18 +yL; ?+s>=
1.3.2.1耦合至光纤 20 O*N:A[eW
1.3.3二维模型 22 eU"yF >6 '
2.光掩模 23 QSaDa@OV
2.1衰减相移掩模 24 "leSQ
2.1.1降基法 26 "~F g-{jM%
2.2独立的接触孔 33 ZA=J`- >k
2.3 EUV掩模 37 19fa7E<
2.4光学成像 42 >nkVZ;tL
3.散射测量 43 KS_+R@3Z
3.1硅通孔技术 43 %M
x|"ff
4.椭偏仪 48 O>)eir 7
4.1 块状材料 48 !*l /Pr^8
5.光伏发电 51 QFnuu-8 2"
5.1 薄膜太阳能电池 51 A f`Kg-c_(
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 OP!R>|
6.表面等离子体光学 60 JpXv+V
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 M~zI;:0O
6.2等离子波导 66 &[yC M!
6.3等离子纳米天线 69 jI,[( Z>
6.3.1共振扩张 71 jt oS{B,
7.光纤 72 E$%v);u
7.1单模光纤 72 L ;:|bV H
7.2折射率渐变光纤 74 th{J;a
7.3弯曲单模光纤 77 7nPg2K&
7.4光子晶体光纤 78 1ZF KLI`V
7.4.1空心光子晶体光纤 78 DT-.Gdb8
7.4.1.1核心模式过滤 80 /3)\^Pof
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 D:k< , {
7.4.2多核光子晶体光纤 82 6vNW)1{nn
7.4.2.1减少计算域问题 84 }8^qb5+!3
8.光学手性 85 -#I]/7^
8.1孤立散射体 85 vapC5,W"2-
8.2四分之一波片 88 wXQu%F3
9.散射光学元件 90 NFVu~t
9.1光栅 91 2wpJ)t*PF
9.1.1线栅 92 M2%@bETJ
9.1.2闪耀光栅 95 L\mF[Kd#+T
9.1.3方形晶胞 97 ^S|qGu,G
9.1.4六方晶胞 99 kO )Y|zQ
9.2孤立线栅 101 !v2/sq$G
9.3光阑 104 0^*,E/}P&
9.4狭缝 106 {
{?-&
yA
9.5十字交叉结构 109 _HM?p(H@
9.6 纳米球 110 )i /w:g>
10.硅光子 117 o"Xv)#g &
10.1脊形波导 117 R\cx-h*
10.2环形谐振腔 119 TJYhgna
10.3光子晶体谐振腔 124 v,n 8$,
11.光子晶体 126 *Y8 5ev q
11.1光子晶体谐振腔 126 RV]#Bg*[#
11.2光子晶体光纤 128 n\;;T1rM
11.3一维光子晶体 128 &Sb)a
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