垂直腔面發射激光器 （VCSEL） 是一種特定的微型化半導體激光二極管。諧振腔通常由布拉格反射鏡（分布式布拉格反射器DBR）構成，激光束發射垂直于頂部的表面。本教程案例展示了如何設置復雜的 VCSEL 幾何形狀，以及如何用其特有的 3D 模式輪廓、共振波長和質量因子（Q 因子）高效的計算腔膜。該設置緊跟文獻中的案例（比恩斯特曼等人2001年發表的文章）。其結構形狀是旋轉對稱的，因此您可以在圓柱坐標系統中使用共振模式求解器來計算共振。

幾何體（由一個二維平面幾何形狀圍繞 y 軸旋轉以產生三維器件幾何結構）和各種網格生成參數在文件layout.jcm中定義。在此特定情況下，所有層（DBR、激發層、光圈層、腔層）都在絕對坐標中定義為多邊形，精度低于納米量級。

設置網格選項，以便獲得相對較大的且不太精細離散化的計算域。（在這種情況下，最薄的層只有5nm的厚度，而設備的直徑是約10um。在這種條件下，各向異性網格設置可以顯著降低計算工作量。

下圖展示了上面所描繪的幾何形狀（左邊上圖DBR 是25組四分之一波層對，下面DBR 是30組四分之一波層對）和部分三角網格劃分（右圖，放大后是非常薄的激發層，可以看到具有尖銳三角形的各向異性網格）。

對于旋轉對稱坐標系中基本模式的計算將參數進行如下定義：Field Components = Electric RYPhi and Bloch Vector = [0, 0, 1]。（參考計算三維圓柱形幾何結的參數定義）。

數值選項設置為相對較高的精度。模態求解器的估計值設為接近共振頻率的值(良好的起始值是有益的，因為結構支持大量的模態，模態之間的距離很近。估計值可以通過充分的學習而估計，從文獻中或使用較低數值分辨率的數值掃描得到):

NearGuess{

Guess=1.921e+15

NumberEigenvalues=1

}

透明邊界條件(PMLs)的設置也選擇這樣，徑向方向計算遺漏得到很好的解決，不會導致人工反射。

文件project.jcmp還包括通過計算的3D解決方案將計算的場分布導出到2D截面的后處理過程。下圖展示了平行于對稱軸且通過腔體中心的截面，左圖顯示了光強分布，右圖是場矢量分量的實部():

項目文件夾還包含一個腳本run_project.m，它可以自動設置幾何結構，調用有限元求解器，并從計算出的特征值可以得到共振波長和Q因子。