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《JCMsuite案例解析》 dH0wVI<z 前言 el,n5O Z7 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。 |*zvaI(} 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。 9wv 7 HD| 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。 i%9xt1c_ 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.~'ds 《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。 vC5y]1QDd #:/-8Z(0 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 |HK/*B
目录 w~VqdB
1.光源部分—引言 3 _xU2C<)1&
1.1垂直腔面发射激光器 3 T8a!"lPP7
1.2高功率二极管激光器 7 gnU##Km|
1.3量子点发射器 12 1FmVx
1.3.1微米柱 12 lF!Iu.MM 9
1.3.1.1旋转对称发射器 14 >"+bL 6#
1.3.2微透镜 18 Le}-F {~`^
1.3.2.1耦合至光纤 20 !:Clzlg
1.3.3二维模型 22 l&v&a!EU
2.光掩模 23 3UQ~U 8
2.1衰减相移掩模 24 >zB0+ l
2.1.1降基法 26 j0[9Cj^%c
2.2独立的接触孔 33 t~FOaSt
2.3 EUV掩模 37 ,Mw;kevw
2.4光学成像 42 9~WjCa*,&
3.散射测量 43 QsH Fk5)
3.1硅通孔技术 43 @60/IE{- v
4.椭偏仪 48 a]_e SU@
4.1 块状材料 48 viR-h
iD
5.光伏发电 51 /|{~GD +A&
5.1 薄膜太阳能电池 51 1]Gp \P}
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 S`GM#( t@_
6.表面等离子体光学 60 w.\#!@kZ!
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 ~gvw6e*[
6.2等离子波导 66 ?]u=5gqUU
6.3等离子纳米天线 69 B" :u5_B
6.3.1共振扩张 71 zAdZXa[MRY
7.光纤 72 Smlf9h &
7.1单模光纤 72 >D/+04w
7.2折射率渐变光纤 74 >R}p*=J
7.3弯曲单模光纤 77 w"K; e (S
7.4光子晶体光纤 78 G8_|w6
7.4.1空心光子晶体光纤 78 9 ~$' ?
7.4.1.1核心模式过滤 80 }Ii5[nRN
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 -|~tZuf
7.4.2多核光子晶体光纤 82 " )_-L8
7.4.2.1减少计算域问题 84 %t\ ~3pw=
8.光学手性 85 ,,[pc
8.1孤立散射体 85 (}LLk +
8.2四分之一波片 88 AjA.="3
9.散射光学元件 90 &% 4*~;o
9.1光栅 91 gnN"pa!&~
9.1.1线栅 92 vtVc^j4
9.1.2闪耀光栅 95 T.p:`}Ma
9.1.3方形晶胞 97 N61 \]BN<
9.1.4六方晶胞 99 s>^$: wzu
9.2孤立线栅 101 byUstm6y
9.3光阑 104 CA{(x(W\:
9.4狭缝 106 ^w|apI~HSE
9.5十字交叉结构 109 41V}6+$g
9.6 纳米球 110 s5'So@L8
10.硅光子 117 R
s)Nz< d
10.1脊形波导 117 #$[}JiuL/
10.2环形谐振腔 119 N^{+1u7
10.3光子晶体谐振腔 124 9> k-";
11.光子晶体 126 b)P x
11.1光子晶体谐振腔 126 >?Ps5n]b
11.2光子晶体光纤 128 !3'&_vmG$
11.3一维光子晶体 128 ir ^XZVR
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