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前言 6M9rC[h\ 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。 H#y"3E<s 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。 gr=`_k4~1 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。 qG qu/$b h 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。 ;a` X|N9 《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。 >A/=eW/q #rwR)9iC0 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 ik*_,51Zj
目录 `dZ| }4[1
1.光源部分—引言 3 $%-?S ]6)
1.1垂直腔面发射激光器 3 mI%/k7:sf
1.2高功率二极管激光器 7 v(O.GhJ@
1.3量子点发射器 12 = )8Ct
1.3.1微米柱 12 #`$7$Y~]
1.3.1.1旋转对称发射器 14 | |=Duk
1.3.2微透镜 18 gib]#n1!p
1.3.2.1耦合至光纤 20 'Ap 5Aq
1.3.3二维模型 22 >e ;f{
2.光掩模 23 'Ot[q^,KRG
2.1衰减相移掩模 24 8E+l; 2
2.1.1降基法 26 O)R0,OPb
2.2独立的接触孔 33 fLAF/#\2
2.3 EUV掩模 37 (Nahtx!/9
2.4光学成像 42 xJhbGK
3.散射测量 43 D,/9 rH
3.1硅通孔技术 43 -wf V
4.椭偏仪 48 [4 j;FN Fa
4.1 块状材料 48 $ Zr,-
5.光伏发电 51 3D0I5LF&
5.1 薄膜太阳能电池 51 MV}]i@ V
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 )|x5#b-lz
6.表面等离子体光学 60 v"+EBfx
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 $@)d9u
cd
6.2等离子波导 66 >lm L
6.3等离子纳米天线 69 \irjIX tV
6.3.1共振扩张 71 MavO`m&Cg
7.光纤 72 ]o$ /xP
7.1单模光纤 72 k;5}@3i Q
7.2折射率渐变光纤 74 K~-XDLh5Nu
7.3弯曲单模光纤 77 w)n]}k
7.4光子晶体光纤 78 w ZAXfNA
7.4.1空心光子晶体光纤 78 . $YF|v[=
7.4.1.1核心模式过滤 80 >U Lp !
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 5QJL0fc
7.4.2多核光子晶体光纤 82 1 7oxD
7.4.2.1减少计算域问题 84 UAZ&*{MM^
8.光学手性 85 !++62Lf
8.1孤立散射体 85 (02(:;1
8.2四分之一波片 88 ASw |sw
9.散射光学元件 90 em}Qv3*#
9.1光栅 91 K3DJ"NJ<Ji
9.1.1线栅 92 9AzGk=^
9.1.2闪耀光栅 95 ^ ^l"brPa
9.1.3方形晶胞 97 D: t ZiS=0
9.1.4六方晶胞 99 wf%Ep#^6}
9.2孤立线栅 101 -<]_:Kf{;&
9.3光阑 104 %)Dd{|c
9.4狭缝 106 Guv F
9.5十字交叉结构 109 79g>7<vp
9.6 纳米球 110 Po. BcytM
10.硅光子 117 :OaQq@V
10.1脊形波导 117 Ky$G$H
10.2环形谐振腔 119 ]_8I_V cQ
10.3光子晶体谐振腔 124 [_b='/8
11.光子晶体 126 '/g+;^_cB
11.1光子晶体谐振腔 126 y|{?>3
11.2光子晶体光纤 128 P%HyIODS
11.3一维光子晶体 128 DW&')gfQ
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