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前言 t&eD;lg : 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。 ,P auP~L 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。 M\`6H8aLn 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。 z h/+1 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。 ,x{5,K.yWq 《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。 ^1*p ]j( 8$G$Rdn 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 ,pL esbI
目录 []dRDe;#
1.光源部分—引言 3 ^+GN8L Us
1.1垂直腔面发射激光器 3 cst=ms
1.2高功率二极管激光器 7 'kx{0J?
1.3量子点发射器 12 fcw \`.
1.3.1微米柱 12 TS
UN(_XGW
1.3.1.1旋转对称发射器 14 \2N iI]t]
1.3.2微透镜 18 Ym F`7W
1.3.2.1耦合至光纤 20 <m@U`RFm
1.3.3二维模型 22 r 5s*"z
2.光掩模 23 xPb`CY7
2.1衰减相移掩模 24 X='4 N <
2.1.1降基法 26 @&EP&
$*
2.2独立的接触孔 33
VJ=!0v
2.3 EUV掩模 37 Ilo HU6h'
2.4光学成像 42 u[dI8 1`
3.散射测量 43 ZT^PL3j+
3.1硅通孔技术 43 Q45rP4mQ
4.椭偏仪 48 .Dx]wv
4.1 块状材料 48 C
y& L,
5.光伏发电 51 ait/|a
5.1 薄膜太阳能电池 51 _ ')KDy7
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 @l;f';+
6.表面等离子体光学 60 =%]dk=n?TN
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 aX~iY ~?_
6.2等离子波导 66 [6/ %ynlP
6.3等离子纳米天线 69 =3(
ZUV X
6.3.1共振扩张 71 ^3r2Q?d\
7.光纤 72 WrG)&&d
7.1单模光纤 72 9]7^/g *!
7.2折射率渐变光纤 74 YEZ"BgUnbp
7.3弯曲单模光纤 77 $hE X,
7.4光子晶体光纤 78 !MGQ+bD6
7.4.1空心光子晶体光纤 78 5,mb]v0k
7.4.1.1核心模式过滤 80 5 TnECk
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 `q5*VqIhs
7.4.2多核光子晶体光纤 82 Z>X -u eV
7.4.2.1减少计算域问题 84 6'Lij&,f?{
8.光学手性 85 h,#AY[ Q
8.1孤立散射体 85 `Zk?.1*2/
8.2四分之一波片 88 TnKe"TA|9
9.散射光学元件 90 6~2!ZU
9.1光栅 91 1= <Qnmw
9.1.1线栅 92 9xWeVl fQ
9.1.2闪耀光栅 95 Z+vLEEX*uQ
9.1.3方形晶胞 97 bF} ~9WEa
9.1.4六方晶胞 99 XS1>ti|<
9.2孤立线栅 101 7,(:vjIXd
9.3光阑 104 (>Tu~V o
9.4狭缝 106 F5*Xx g}N
9.5十字交叉结构 109 7%?A0%>6G
9.6 纳米球 110 7Y$p3]0e+
10.硅光子 117 J@)6]d/,
10.1脊形波导 117 $:<KG&Br
10.2环形谐振腔 119 gx9H=c>/
10.3光子晶体谐振腔 124 W{0<ro`
11.光子晶体 126 IRcZyry
11.1光子晶体谐振腔 126 fo5!d@Nv
11.2光子晶体光纤 128 QU\|RX
11.3一维光子晶体 128 ^WVr@6
J[< :-$E
gMgb qGF)
yCm iW
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IJs` 3 ?
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