前言
Xx)PyO 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。
1^R[kaY 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。
. eZsKc-@ 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。
SLGo/I* 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。
'+8`3[' 《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。
St`3Z/|h <.d^jgG(j 讯技光电科技(有限)公司
L_ &` 2022年2月 上海
: _,oD x~ ;1CB 目录
@cc4]>4 1.光源部分—引言 3
yAyq-G"sO 1.1垂直腔面发射
激光器 3
4xYW?s( 1.2高功率二极管激光器 7
;&K
+x@ 1.3量子点发射器 12
E$8 D^Zt 1.3.1微米柱 12
= ^NTHc^* 1.3.1.1旋转对称发射器 14
8l< 4O goK 1.3.2微
透镜 18
cUB+fH<B2 1.3.2.1耦合至光纤 20
VyF|d? b 1.3.3二维模型 22
1ha
8)L 2.光掩模 23
p]lZ4#3 2.1衰减相移掩模 24
2*[Gm e 2.1.1降基法 26
=PQMd 2.2独立的接触孔 33
Gt|m;o 2.3 EUV掩模 37
39!$x [ 2.4光学成像 42
4Y .o RB 3.散射测量 43
655OL)|cD6 3.1硅通孔技术 43
C]- !u Ly 4.椭偏仪 48
45
\W%8 4.1 块状材料 48
ZYMacTeJjg 5.光伏发电 51
v-utDQT3 5.1 薄膜
太阳能电池 51
wR(>' ? 5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59
Zb? u'Vm=u 6.表面等离子体光学 60
@)^|U" 6.1孤立的狭缝和凹槽 61
ORdS|y;: 6.2等离子波导 66
/
%9DO 6.3等离子纳米天线 69
7]J7'!Iz 6.3.1共振扩张 71
dX^d \
wX 7.光纤 72
OZ SM2 ~ 7.1单模光纤 72
K5"8zF)* 7.2折射率渐变光纤 74
!:^?GN #~x 7.3弯曲单模光纤 77
rYn)E=FG/ 7.4光子晶体光纤 78
hKjG/g:#G 7.4.1空心光子晶体光纤 78
Yvn*evO4 7.4.1.1核心模式过滤 80
D\@ )*" 7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82
S
A\_U::T 7.4.2多核光子晶体光纤 82
[ 11D7L%1t 7.4.2.1减少计算域问题 84
\GP0 FdpV 8.光学手性 85
uH.1'bR?a 8.1孤立散射体 85
C"
2K U* 8.2四分之一波片 88
6eB2mcV 9.散射光学元件 90
m zGMYi* 9.1光栅 91
W{l{O1, 9.1.1线栅 92
<aR sogu"P 9.1.2闪耀光栅 95
o"19{ D^. 9.1.3方形晶胞 97
RF|r@/S 9.1.4六方晶胞 99
-TT{4\%s 9.2孤立线栅 101
oQ{
X 2\ 9.3光阑 104
a<W.}0ZY 9.4狭缝 106
={k_
(8] 9.5十字交叉结构 109
k >V~ iA 9.6 纳米球 110
Obz Fh?W 10.硅光子 117
5\jzIB _? 10.1脊形波导 117
eelkK,4 10.2环形谐振腔 119
OTmw/ #ug 10.3光子晶体谐振腔 124
C9VtRq 11.光子晶体 126
F`e o3z 11.1光子晶体谐振腔 126
Evy_I+l 11.2光子晶体光纤 128
) /FEjo 11.3一维光子晶体 128
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