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前言 V
] Z{0 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。 i`X/d= 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。 ?(E$| A 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。 fi1tF/ ` 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。 -(Yq$5Zc& 《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。 %/4ChKf!VR i7iL[+f]Q 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 @xmL?wz
目录 Ty7x jIs
1.光源部分—引言 3 ?xIw Q d0
1.1垂直腔面发射激光器 3 mzDbw-#
1.2高功率二极管激光器 7 orJN# 0v4
1.3量子点发射器 12 &kh-2#E
1.3.1微米柱 12 x2 l~ aw#?
1.3.1.1旋转对称发射器 14 mkgDg y
1.3.2微透镜 18 L,BuzU[1S
1.3.2.1耦合至光纤 20 QO~!S_FRH
1.3.3二维模型 22 '?4B0=
2.光掩模 23 q5Z]Z.%3O
2.1衰减相移掩模 24 X"*pt5B6`
2.1.1降基法 26 $vx]\`
^
2.2独立的接触孔 33 uq'T: d
2.3 EUV掩模 37 H}`}qu #~V
2.4光学成像 42 N_wB
3.散射测量 43 Nv w'[?m
3.1硅通孔技术 43 Ean
#>h
4.椭偏仪 48 i ,ga2{GnM
4.1 块状材料 48 "luMz;B
5.光伏发电 51 z]K:Amp;Z
5.1 薄膜太阳能电池 51 'V/+v #V+>
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 T=%,^
6.表面等离子体光学 60 2 {(_{9<>z
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 h<JV6h :8
6.2等离子波导 66 x= X"4Mj0)
6.3等离子纳米天线 69 "|`euxYV
6.3.1共振扩张 71 c3lU
7.光纤 72 yC pU1 73V
7.1单模光纤 72 s9X?tWuL
7.2折射率渐变光纤 74 3,t3 \`=
7.3弯曲单模光纤 77 'a[| '
7.4光子晶体光纤 78 f<?v.5($
7.4.1空心光子晶体光纤 78 +K {J*
n
7.4.1.1核心模式过滤 80 g\:(1oY
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 &]tZ 6
7.4.2多核光子晶体光纤 82 ].w~FUa
7.4.2.1减少计算域问题 84 ~qT5F)$B-
8.光学手性 85 V^apDV\AV
8.1孤立散射体 85 DxoW,G W
8.2四分之一波片 88 lk; 4l Z
9.散射光学元件 90 hT go
9.1光栅 91 p?PK8GL
9.1.1线栅 92 Bq@_/*'*Y
9.1.2闪耀光栅 95 y\k#83aU|
9.1.3方形晶胞 97
>cw%ckE
9.1.4六方晶胞 99 eb fT%_N
9.2孤立线栅 101 )B)e cJJ_
9.3光阑 104 u0p[ltJ,
9.4狭缝 106 P:KS* lOp
9.5十字交叉结构 109 x4v@o?zW
9.6 纳米球 110 wwaw| $
10.硅光子 117 &L`^\B]k|
10.1脊形波导 117 9?]69O
10.2环形谐振腔 119 F#=M$j_
10.3光子晶体谐振腔 124 ;S0Kf{DN2
11.光子晶体 126 ?sD4S
11.1光子晶体谐振腔 126 2fN2!OT
11.2光子晶体光纤 128 #|8Ia:=s
11.3一维光子晶体 128 LT[g
+zGB
l]R=I2t
[] cF*en
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