应用案例

基于光波导的光学微腔具有较高的品质因子，并可以应用于光学滤波器、激光器和调制器等多个领域。本案例使用FDTD分析基于光波导的一维布拉格光栅谐振微腔的共振频谱，并计算共振频率和品质因子Q。通过加宽布拉格光栅中心结构的尺寸来引入缺陷，使光在布拉格结构的阻带内发生透射共振。

石墨烯的化学势可以通过施加电压或者化学掺杂等方式进行调节，这使其得在物质与光相互作用领域有着极大的应用范围，尤其是表面等离激元（surface plasmon polaritons, SPPs）。石墨烯材料通过激发表面等离激元的方式，将大大增强其与光相互作用的能力。

单模光纤相对于多模光纤纤芯更细，在工作波长范围内仅允许单个模式传输，这种设计为其提供了优异的传输性能和可靠性。单模光纤广泛应用于通信领域，包括长距离光纤通信、数据中心互连、无线基站回传、CATV、光纤传感等。本案例将以SMF-28单模光纤为例展示简单的模式计算。

人眼会对特定的光谱产生特定的色觉。反射型滤色器，通过选择性的调控反射光谱使人眼获得不同的色觉。本案例展示了如何计算反射光谱对应的色度坐标，并分析了该滤色器的显色调节规律。

负折射率超材料（Negative index metamaterial,NIM）是一种人造光学结构，它的折射率对于一定频率范围内的电磁波是负值。本文以J.Zhou论文中超材料结构进行仿真说明。

入射光可与金属纳米结构表面电子相互作用形成表面等离激元共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)，SPR具有突破衍射极限和局域场增强等独特的光学特性。本案例通过构建空气孔阵列金属薄膜结构模型，使用FDTD计算薄膜的透射和反射光谱，分析薄膜表面的近场分布和SPR引起的局域场增强。

石墨烯是厚度为一个原子的单层碳材料，由于其独特的物理特性，可以被应用于纳米级等离激元系统。通过调整静电掺杂或费米能级来激发单层石墨烯的表面等离激元波，从而实现对光的操纵和控制。根据Chu等人的研究，利用石墨烯层数和费米能级的轻微变化，可以使共振波长和调制强度发生显著改变。本案例将仿真该调谐过程。

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。