前言
微納光學是當前光學學科發展最活躍的前沿之一，結合了光子學與納米技(jì)術(shù)的前沿成果，主要優點是能在局域電(diàn)磁相互作(zuò)用的基礎上(shàng)實現許多(duō)全新的功能，成為(wèi)21世紀不可(kě)或缺的關鍵科學和(hé)技(jì)術(shù)。微納光學不僅是光學領域的前沿研究方向之一，也是目前新型光電(diàn)子産業的重要發展方向，在光通(tōng)信、光互聯、光存儲、傳感成像、傳感測量、顯示、固體(tǐ)照明(míng)、生(shēng)物醫(yī)學、安全、綠色能源等領域起到不可(kě)替代的作(zuò)用。在這些(xiē)廣泛的應用領域可(kě)以使用JCMsuite進行(xíng)模拟分析與設計(jì)，大(dà)大(dà)降低(dī)時(shí)間(jiān)成本和(hé)物料成本。
JCMsuite是基于有(yǒu)限元方法(FEM)的一款納米光學軟件包。使用有(yǒu)限元方法(FEM)計(jì)算(suàn)複雜納米光學系統中電(diàn)磁場(chǎng)分布，為(wèi)解決科學和(hé)技(jì)術(shù)挑戰提供了一種通(tōng)用、嚴格且非常快速的方法。JCMsuite可(kě)以解決時(shí)諧麥克斯韋方程組的光散射問題、波導設計(jì)問題和(hé)光學共振問題，以及線性彈性問題、熱傳導問題以及這些(xiē)類型的任何耦合問題。
通(tōng)過JCMsuite，用戶可(kě)以定義各種材料特性，例如複雜和(hé)各向異性的材料的介電(diàn)常數(shù)和(hé)磁導率張量、分散特性、導熱率和(hé)剛度。軟件依賴基于殘差的誤差估計(jì)，自動選擇各種數(shù)值設置，例如有(yǒu)限元度和(hé)PML(完全匹配層)設置。同時(shí)也特别關注光學上(shàng)所有(yǒu)必要的後期處理(lǐ)和(hé)有(yǒu)效計(jì)算(suàn)，例如傅立葉變換、遠場(chǎng)、能量通(tōng)量、重疊積分、光學成像、共振擴展和(hé)賽爾因子。
本書(shū)詳細介紹了JCMsuite各個(gè)應用領域的實操案例。本書(shū)共十一章，分别介紹了不同應用領域的案例介紹，包含激光、掩模、散射測量、橢偏儀、光伏發電(diàn)、表面等離子體(tǐ)、光纖、光學手性、衍射光學元件以及光子晶體(tǐ)。每個(gè)案例都涵蓋了建模流程，從材料定義、布局定義、光源定義到項目定義整個(gè)過程，旨在幫助JCMsuite初學者通(tōng)過案例快速學會(huì)軟件。本書(shū)主要參考JCMwave公司發布的案例翻譯整理(lǐ)而成。
《JCMsuite案例指導書(shū)籍》，是由上(shàng)海訊技(jì)光電(diàn)工程部成員翻譯整理(lǐ)而來(lái)，譯者希望本書(shū)能對JCMsuite的使用者有(yǒu)所幫助，通(tōng)過學習後能較好的掌握JCMsuite軟件的基本使用方法。由于譯者水(shuǐ)平有(yǒu)限，書(shū)中錯誤纰漏之處，敬請(qǐng)同行(xíng)讀者批評和(hé)指正。
訊技(jì)光電(diàn)科技(jì)(有(yǒu)限)公司
2022年2月 上(shàng)海
目錄
1.光源部分—引言 3
1.1垂直腔面發射激光器(qì) 3
1.2高(gāo)功率二極管激光器(qì) 7
1.3量子點發射器(qì) 12
1.3.1微米柱 12
1.3.1.1旋轉對稱發射器(qì) 14
1.3.2微透鏡 18
1.3.2.1耦合至光纖 20
1.3.3二維模型 22
2.光掩模 23
2.1衰減相移掩模 24
2.1.1降基法 26
2.2獨立的接觸孔 33
2.3 EUV掩模 37
2.4光學成像 42
3.散射測量 43
3.1矽通(tōng)孔技(jì)術(shù) 43
4.橢偏儀 48
4.1 塊狀材料 48
5.光伏發電(diàn) 51
5.1 薄膜太陽能電(diàn)池 51
5.1.1薄膜太陽能電(diàn)池一維模型 59
6.表面等離子體(tǐ)光學 60
6.1孤立的狹縫和(hé)凹槽 61
6.2等離子波導 66
6.3等離子納米天線 69
6.3.1共振擴張 71
7.光纖 72
7.1單模光纖 72
7.2折射率漸變光纖 74
7.3彎曲單模光纖 77
7.4光子晶體(tǐ)光纖 78
7.4.1空(kōng)心光子晶體(tǐ)光纖 78
7.4.1.1核心模式過濾 80
7.4.1.2扭曲式光子晶體(tǐ)光纖 82
7.4.2多(duō)核光子晶體(tǐ)光纖 82
7.4.2.1減少(shǎo)計(jì)算(suàn)域問題 84
8.光學手性 85
8.1孤立散射體(tǐ) 85
8.2四分之一波片 88
9.散射光學元件 90
9.1光栅 91
9.1.1線栅 92
9.1.2閃耀光栅 95
9.1.3方形晶胞 97
9.1.4六方晶胞 99
9.2孤立線栅 101
9.3光闌 104
9.4狹縫 106
9.5十字交叉結構 109
9.6 納米球 110
10.矽光子 117
10.1脊形波導 117
10.2環形諧振腔 119
10.3光子晶體(tǐ)諧振腔 124
11.光子晶體(tǐ) 126
11.1光子晶體(tǐ)諧振腔 126
11.2光子晶體(tǐ)光纖 128
11.3一維光子晶體(tǐ) 128
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