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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。 pU)g93 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。 ~L3]Wa. 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。 0f]LO g 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。 o9 g0fC 《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。 r-]Hm Y x %J?"ZSh 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 9 ! 6\8
目录 ~V?3A/]
1.光源部分—引言 3 <&Q(I+^
1.1垂直腔面发射激光器 3 VsTa!V^~
1.2高功率二极管激光器 7 S-D=-{@
1.3量子点发射器 12 [7|j:!
1.3.1微米柱 12 }ki}J >j|f
1.3.1.1旋转对称发射器 14 qL1 d-nH
1.3.2微透镜 18 /'uFX,
1.3.2.1耦合至光纤 20 Qin;{8I0
1.3.3二维模型 22 7Ew.6!s#n1
2.光掩模 23 tM&;b?b J[
2.1衰减相移掩模 24 -0R ;C` (!
2.1.1降基法 26 , U?W
2.2独立的接触孔 33 @w]z"UCwV@
2.3 EUV掩模 37 w\f>.N
2.4光学成像 42 Yn LwBJ 2i
3.散射测量 43 V {H/>>k7
3.1硅通孔技术 43 `E4OgO
4.椭偏仪 48 hD I}V 1)
4.1 块状材料 48 ~3F\7%Iqc
5.光伏发电 51 5lp };
5.1 薄膜太阳能电池 51 R ]8^
@i1
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 eKj'[2G@/
6.表面等离子体光学 60 4 8 | u{
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 +C F"Bm8@
6.2等离子波导 66 j^& {5s
6.3等离子纳米天线 69 | Vq&IfP
6.3.1共振扩张 71 h~zG*B5F
7.光纤 72 ! !9l@
7.1单模光纤 72 SSh=r
7.2折射率渐变光纤 74 ; D a[jFP
7.3弯曲单模光纤 77 rt5eN:'qY
7.4光子晶体光纤 78 <GthJr>1D
7.4.1空心光子晶体光纤 78 b }OOG
7.4.1.1核心模式过滤 80 C1 YG=!
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82 _s> ZY0
7.4.2多核光子晶体光纤 82 ygz6 ~(
7.4.2.1减少计算域问题 84 c'8a)j$$+
8.光学手性 85 YEB@ p.
8.1孤立散射体 85 83ajok4E
8.2四分之一波片 88 NcVsQV
9.散射光学元件 90 "BAH=ul5E
9.1光栅 91 ".=LzjE<gv
9.1.1线栅 92 9^5D28y
9.1.2闪耀光栅 95 /e0cx:.w
9.1.3方形晶胞 97 1; "t8.*%e
9.1.4六方晶胞 99 _\y%u _W
9.2孤立线栅 101 Z;XiA<|
9.3光阑 104 _P]!J~$5
9.4狭缝 106 ]XAJ|[]sj*
9.5十字交叉结构 109 yX dJ5Me(T
9.6 纳米球 110 49 ("$!
10.硅光子 117 ,%a7sk<5k
10.1脊形波导 117 xn)eb#r
10.2环形谐振腔 119 O^A F+c\n
10.3光子晶体谐振腔 124 qX Q/M]
11.光子晶体 126 1p[Z` m*9
11.1光子晶体谐振腔 126 V>2mz c
11.2光子晶体光纤 128 k'd(H5A
11.3一维光子晶体 128 .PhH|jrCW^
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