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《JCMsuite案例解析》
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infotek
2022-12-28 09:32
《JCMsuite案例解析》
I@y2HxM
前言
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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。
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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。
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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。
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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。
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《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。
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讯技光电科技(有限)公司
2022年2月 上海
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目录
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1.光源部分—引言 3
-.+KCt G$+
1.1垂直腔面发射激光器 3
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1.2高功率二极管激光器 7
mcP{-oJ0W
1.3量子点发射器 12
?,+C!R?
1.3.1微米柱 12
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1.3.1.1旋转对称发射器 14
V29S*
1.3.2微透镜 18
{Q#Fen ;y|
1.3.2.1耦合至光纤 20
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1.3.3二维模型 22
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2.光掩模 23
Uy_}@50"l
2.1衰减相移掩模 24
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2.1.1降基法 26
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2.2独立的接触孔 33
5~kW-x
2.3 EUV掩模 37
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2.4光学成像 42
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3.散射测量 43
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3.1硅通孔技术 43
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4.椭偏仪 48
8KGv?^M 6W
4.1 块状材料 48
1o5Y9#7
5.光伏发电 51
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5.1 薄膜太阳能电池 51
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5.1.1薄膜太阳能电池一维模型 59
c?V*X-
6.表面等离子体光学 60
9L)&n.t1
6.1孤立的狭缝和凹槽 61
.T62aJ
6.2等离子波导 66
hsQ rd%{f
6.3等离子纳米天线 69
%gne%9nn
6.3.1共振扩张 71
]B-$p p
7.光纤 72
&d|VH y+
7.1单模光纤 72
0[$Mo3c+'
7.2折射率渐变光纤 74
9-Nq[i"
7.3弯曲单模光纤 77
>w]k3MC
7.4光子晶体光纤 78
>1)@n3. <O
7.4.1空心光子晶体光纤 78
,N@Icl
7.4.1.1核心模式过滤 80
#G4~]Qml
7.4.1.2扭曲式光子晶体光纤 82
+y{93nl
7.4.2多核光子晶体光纤 82
wEHrer
7.4.2.1减少计算域问题 84
G+QNg.pH
8.光学手性 85
t$PnQ@xu
8.1孤立散射体 85
;]#4p8lh+
8.2四分之一波片 88
p*W ZY=Q
9.散射光学元件 90
uX5--o=C
9.1光栅 91
f)s_e
9.1.1线栅 92
,j(p}t
9.1.2闪耀光栅 95
]rX?n
9.1.3方形晶胞 97
coP$7Q .
9.1.4六方晶胞 99
/NN[gz
9.2孤立线栅 101
$M3A+6["H
9.3光阑 104
SUnmp
9.4狭缝 106
v BeU
9.5十字交叉结构 109
xfF&$K"
9.6 纳米球 110
|uBot#K|
10.硅光子 117
zHum&V8=H
10.1脊形波导 117
*a0I Z
10.2环形谐振腔 119
Mpl,}Q!c
10.3光子晶体谐振腔 124
\qd)l
11.光子晶体 126
.T$9Q Ar5
11.1光子晶体谐振腔 126
[,szx1
11.2光子晶体光纤 128
j C1^>D
11.3一维光子晶体 128
4U y>#IL
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