应用案例

回音壁模式微盘是利用光的全反射，将光限制在微盘内，实现光增强的结构。回音壁模式微盘具有很高的品质因子和很小的模式体积，是当前光学研究的一个前沿和热门领域。本案例中，我们希望找到氮化镓圆柱体的一阶和二阶回音壁模式。

超材料是一种具有特殊性质的人造材料。这种材料可以调控电磁波的频率、幅度、相位和极化等基本的物理特征。本案例对Chen等人的论文中的无源超材料进行仿真，分析该超材料的表面电流密度。

如何提高太阳能电池的转换效率，是目前亟待解决的问题。较常用的一种方法是在有机太阳能电池光活性层（OSCs）中增加微纳米陷光结构来提高光吸收，从而达到提高转换效率的目的。其中在OSCs的光活性层使用光子晶体结构，可以增强太阳能电池对特定波段的光吸收。本案例使用FDTD仿真分析具有2D六角晶格光子晶体结构的有机太阳能电池的光吸收。

修改或定制物体热辐射曲线的能力在应用物理学和工程学的许多领域都非常重要。人们注意到，在亚波长尺度上对由金属和介电材料组成的器件进行周期性设计可以改变该器件的热辐射性质。本案研究了一个由金属钨和介电材料组成的器件周期性排列得到的光子晶体的热辐射现象。

“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。

根据IEEE的定义，“方向性”是指定方向辐射功率与所有方向辐射功率平均值的比值，是由远场的进一步分析得到，是描述远场辐射特性的重要参数之一。使用SimWorks光学有限差分解决方案的FDTD求解器，对远场进一步分析、计算，就得到了Directivity方向性分析组。

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。