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《JCMsuite案例解析》 -!}3bl*(7 前言 ;; ;=)'o 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。 -+0kay% 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。 c3r` T{Kf 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。 g/VV 2^, 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。 Je}0KW3G9L 《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。 {8h[Bd qHvUBx0 讯技光电科技(有限)公司 2022年2月 上海 o4wSt6gBcJ
目录 216$,4i
1.光源部分—引言 3 O8 SE)R~
1.1垂直腔面发射激光器 3 {`,)<R>}
1.2高功率二极管激光器 7 X-#&]^d
1.3量子点发射器 12 ESYF4-d +
1.3.1微米柱 12 >F s/Wet
1.3.1.1旋转对称发射器 14 *ifz@8C }
1.3.2微透镜 18 keFH
CC
1.3.2.1耦合至光纤 20 [c;#>UQMf
1.3.3二维模型 22 FRQ0t!b<M1
2.光掩模 23 %D5F7wB
2.1衰减相移掩模 24 A+3SLB
2.1.1降基法 26 0[e!/*_V
2.2独立的接触孔 33
|Wjpnz
2.3 EUV掩模 37 !?=U{^|7y
2.4光学成像 42 5n{d jP
3.散射测量 43 2`TV(U@
3.1硅通孔技术 43 ~?FhQd\Q
4.椭偏仪 48 ex6R=97uA
4.1 块状材料 48 j [ .n k
5.光伏发电 51 dDIR ~ !T
5.1 薄膜太阳能电池 51 f 9Kt>2IN
5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59 eLnS1w 2
6.表面等离子体光学 60 o]RZd--c<
6.1孤立的狭缝和凹槽 61 0Qq<h;8xEc
6.2等离子波导 66 bwH[rT!n
6.3等离子纳米天线 69 |`t 6lVO,Z
6.3.1共振扩张 71 ml<tH2Qx3C
7.光纤 72 ^
nI2< P
7.1单模光纤 72 (zsv!U
7.2折射率渐变光纤 74 ][
I OlR
7.3弯曲单模光纤 77 &N._}ts
7.4光子晶体光纤 78 J=k=cF UX
7.4.1空心光子晶体光纤 78 }ML2-k
7.4.1.1核心模式过滤 80 EK Vcz'w
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82
\2 e^x
7.4.2多核光子晶体光纤 82 tH44\~
7.4.2.1减少计算域问题 84 w"wW0uE^
8.光学手性 85 &9fQW?Cz s
8.1孤立散射体 85 /s}
"0/Y\
8.2四分之一波片 88 X;N?L%Pp
9.散射光学元件 90 <r.QS[:h
9.1光栅 91
S#?2E8
9.1.1线栅 92 3 h d30o
9.1.2闪耀光栅 95 0o"aSCq8t
9.1.3方形晶胞 97 5a$EX V
9.1.4六方晶胞 99 G(TFv\`vH
9.2孤立线栅 101 6Eu(C]nC(
9.3光阑 104 6]Is"3ca
9.4狭缝 106 )N8bO I
9.5十字交叉结构 109 FV/t
9.6 纳米球 110 S`U8\KTi
10.硅光子 117 M{{kO@P"9
10.1脊形波导 117 W>C?a=r~
10.2环形谐振腔 119 t 4[q : [1
10.3光子晶体谐振腔 124 &h5Y_no GX
11.光子晶体 126 <Q\KS
11.1光子晶体谐振腔 126 o+'|j#P
11.2光子晶体光纤 128 wlJi_)!
11.3一维光子晶体 128 !>n!Q*\(Ov
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