应用案例

“超材料(Metamaterial)”是一种特殊的人造材料，它们可以呈现出天然材料所不具备的超常物理性质，例如调控电磁波的频率、幅度、相位等。本案例建模仿真了Metal-Insulator-Metal（MIM）的等离子体超材料红外吸收器，研究其在可见光到近红外波段的反射透射吸收特性。

“方向性”定义为指定方向辐射强度与平均辐射强度的比值，由远场数据进一步分析得到，是描述远场辐射特性的重要参数之一。在SimWorks光学有限差分解决方案的FDTD求解器中，可使用Directivity方向性分析组对远场进一步分析、计算。

高Q值谐振腔的损耗速度慢，若仿真时间不够长时，腔内的场在仿真结束时仍未衰减为0。此时得到的场幅值是不准确的，需要对腔内模式场的幅值进行校正才能得到模式最终在腔内的实际幅值。本案例构建了光子晶体谐振腔结构，展示如何在高Q值谐振腔仿真时间不够时校正场的幅值。

对于在传播方向上结构不变或者具有周期性的结构，我们可以使用FDE求解器解模。但是对于复杂材料组成的结构，如各向异性材料或非线性材料，我们使用FDTD求解器对其色散特性和能带结构进行求解。本案例构建了在传播轴向具有周期性结构的光波导模型，分别分析了由各向同性材料和对角各向异性材料组成的波导结构的能带。

体心立方晶格（Body Center Cubic Lattice, BCC）和面心立方晶格（Face Center Cubic Lattice, FCC）是3D光子晶体结构的两种常见的类型。本案例构建了体心立方晶格和面心立方晶格光子晶体模型，使用FDTD求解器分析其能带结构。

3D立方晶格（3D Cubic Lattice）是3D Rectangular Lattice中的一种特例，此类型光子晶体的晶格间距在空间内三个轴向均相等。本案例构建了3D立方晶格光子晶体几何模型，使用FDTD求解器进行仿真计算，分析介质球3D立方晶格光子晶体的能带结构。

在2D光子晶体中，不同的晶格类型拥有完全不同的能带结构。对不同晶格类型的模型使用FDTD求解器进行仿真时，基础设置也不相同。本案例构建了平行排列的空气圆柱形成的2D三角晶格光子晶体的模型，并计算了其能带结构，据此介绍了在对非矩形晶格光子晶体进行FDTD仿真时的一些特殊设置及注意事项。

光子晶体（Photonics Crystal，PC）是一种介电常数周期性变化的电介质结构，可以阻止特定频率的光在PC中传播，形成光子带隙。本案例构建2D正方晶格PC模型，使用FDTD分析其能带结构。通过本案例详细介绍了使用本软件在对PC能带结构进行FDTD仿真计算时的一些特殊设置及注意事项。

在非线性光学中，光与介质相互作用产生了非线性极化。二阶非线性效应在光学倍频、混频、调制等领域应用广泛，在激光器、频率转换等器件当中扮演着重要作用。本案例将利用二阶非线性材料仿真二次谐波的产生。

多模干涉耦合器由输入波导、输出波导和多模干涉区三个部分构成。光场经由输入波导注入到多模干涉区后，多个模式间相长性干涉产生自镜像效应，沿导波的传播方向将周期性地产生输入场的一个或多个像。通过这个效应，该器件可以实现光的波分复用/解复用、功率分配、偏振分束等功能。