金属介质纳米结构中表面等离激元激发、传播与聚焦特性的数值研究的开题报告.docx

金属介质纳米结构中表面等离激元激发、传播与聚焦特性的数值研究的开题报告
一、研究背景及意义
表面等离激元（surfaceplasmon）是一种在金属表面或界面上出现的电磁波，它是通过金属内部的自由电子振荡引起的。表面等离子体在纳米结构中的引用，可以产生许多有趣的光学现象，如表面增强拉曼散射（SERS）、太赫兹波增强等。在纳米光学、生物传感、信息存储等领域，表面等离激元技术已经得到了广泛的应用。因此，研究纳米结构中的表面等离激元激发、传播与聚焦特性对于实现高灵敏度的生物传感器、新型纳米光学器件的开发具有重要意义。
二、研究目的
本课题旨在通过数值模拟方法，研究金属介质纳米结构中表面等离激元的激发、传播和聚焦特性。主要研究内容包括：
（1）建立金属介质纳米结构的数值模型；
（2）模拟表面等离激元在纳米结构中的激发过程；
（3）研究表面等离激元在纳米结构中的传播规律；
（4）研究表面等离激元的聚焦特性以及其对物质的局部场增强效应。
三、研究方法
本课题主要采用电磁学数值模拟方法，通过有限元、有限差分等方法研究金属介质纳米结构中表面等离激元的激发、传播与聚焦特性。具体研究内容包括以下几个方面：
（1）建立金属介质纳米结构的数值模型，对其几何形状、尺寸、材料参数等进行优化设计；
（2）利用COMSOLMultiphysics或Lumerical等软件建立数值模型，模拟表面等离激元在纳米结构中的激发过程；
（3）研究表面等离激元在纳米结构中的传播规律，探究其在不同纳米结构中的传输效率；
（4）研究表面等离激元的聚焦特性，比较不同结构的局部场增强效应，并分析其应用前景。
四、研究预期成果
本课题旨在研究金属介质纳米结构中表面等离激元的激发、传播与聚焦特性，预期取得如下研究成果：
（1）建立金属介质纳米结构的数值模型，并优化结构参数；
（2）模拟表面等离激元在纳米结构中的激发过程，并研究其在不同结构中的激发效率；
（3）研究表面等离激元在纳米结构中的传播规律，探究其传输效率与传输距离的关系；
（4）研究表面等离激元的聚焦特性，并比较不同结构的局部场增强效应。
五、论文结构
本论文将分为以下几个部分：
第一章：绪论。介绍表面等离激元的概念、研究现状以及本论文的研究背景、目的及意义。
第二章：金属介质纳米结构中表面等离激元的数值模拟方法。主要介绍研究所采用的电磁学数值模拟方法，包括有限元、有限差分等方法。
第三章：金属介质纳米结构中表面等离激元的激发过程。介绍建立的数值模型以及模拟表面等离激元在不同结构中的激发效率。
第四章：表面等离激元在纳米结构中的传播规律。探究表面等离激元在不同结构中的传输效率与传输距离的关系。
第五章：表面等离激元的局部场增强效应。比较不同结构的局部场增强效应，并分析其应用前景。
第六章：总结与展望。对本论文所取得的成果进行总结，并对未来的研究方向进行展望。