前言
[ H"\<"1o 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。
YKCd:^u 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。
&USKudXmb 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。
8['8ctX 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。
H$G`e'`OZ 《JCMsuite案例指导书籍》,是由上海讯技光电工程部成员翻译整理而来,译者希望本书能对JCMsuite的使用者有所帮助,通过学习后能较好的掌握JCMsuite软件的基本使用方法。由于译者水平有限,书中错误纰漏之处,敬请同行读者批评和指正。
vxN,oa{hf x$p_mWC 讯技光电科技(有限)公司
~\uI&S5 2022年2月 上海
V!^5#A< :`U@b
6 目录
v>S[}du 1.光源部分—引言 3
J9buf}C[ 1.1垂直腔面发射
激光器 3
uB&um*DP 1.2高功率二极管激光器 7
Tw`n 3y? 1.3量子点发射器 12
.lbo\v}2W 1.3.1微米柱 12
c-s A?q#| 1.3.1.1旋转对称发射器 14
J*I G]2'H 1.3.2微
透镜 18
`?M?WaP 1.3.2.1耦合至光纤 20
mEh([ZnY 1.3.3二维模型 22
! J7ExfEA 2.光掩模 23
Wra$ 2.1衰减相移掩模 24
Jw-?7O 2.1.1降基法 26
VDnN2)Km* 2.2独立的接触孔 33
-(ev68'}W 2.3 EUV掩模 37
#Cy9E"lP 2.4光学成像 42
uC2-T5n' 3.散射测量 43
^ " 3.1硅通孔技术 43
ON()2@Y4 4.椭偏仪 48
9?xD"Z
4.1 块状材料 48
d<,'9/a> 5.光伏发电 51
hv4om+ 5.1 薄膜
太阳能电池 51
V$OZC;4 5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59
v%|S)^c?: 6.表面等离子体光学 60
F0i`HO{ 6.1孤立的狭缝和凹槽 61
PjxZ3O 6.2等离子波导 66
4ju=5D]; 6.3等离子纳米天线 69
z+~klv3 6.3.1共振扩张 71
y'{*B( 7.光纤 72
cM|!jnKm 7.1单模光纤 72
3 *g>kRMJ 7.2折射率渐变光纤 74
Ekl cnM|6 7.3弯曲单模光纤 77
655OL)|cD6 7.4光子晶体光纤 78
C]- !uLy 7.4.1空心光子晶体光纤 78
45
\W%8 7.4.1.1核心模式过滤 80
ZYMacTeJjg 7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82
v-utDQT3 7.4.2多核光子晶体光纤 82
wR(>'? 7.4.2.1减少计算域问题 84
,JU3w 8.光学手性 85
:U{$G(
< 8.1孤立散射体 85
zxD~W"R:s 8.2四分之一波片 88
d~hN`ff 9.散射光学元件 90
B)v|A 9.1光栅 91
Kn#CIFbBN 9.1.1线栅 92
;"R1>tw3) 9.1.2闪耀光栅 95
Cu\6VnW_6 9.1.3方形晶胞 97
!:^?GN #~x 9.1.4六方晶胞 99
rYn)E=FG/ 9.2孤立线栅 101
hKjG/g:#G 9.3光阑 104
Yvn*evO4 9.4狭缝 106
D\@)*" 9.5十字交叉结构 109
S
A\_U::T 9.6 纳米球 110
[11D7L%1t 10.硅光子 117
\GP0FdpV 10.1脊形波导 117
uH.1'bR?a 10.2环形谐振腔 119
y$Rh$eK 10.3光子晶体谐振腔 124
k
x?m "a% 11.光子晶体 126
0nu&JQ 11.1光子晶体谐振腔 126
JjC&
io 11.2光子晶体光纤 128
j7>a^W 11.3一维光子晶体 128
n@PXC8} 有兴趣可以扫码加微咨询
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