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含负折射率材料平板波导的特性研究的任务书
任务书
一、选题背景与意义
材料科学中有一类具有特殊性质的材料，被称为负折射率材料（NegativeRefractiveIndexMaterials,NIMs）。与传统材料相比，负折射率材料具有许多优势，如具有无限长的衍射极限，可以消除球面和柱面像差等。特别是在超材料、光子晶体、信息处理、微波器件等领域具有广泛的应用。
负折射率材料中的一种——含负折射率材料平板波导，具有在平板内部平稳传输光信号的特性，是一种非常重要的光学器件。其中，负折射率材料平板波导的制备技术、传输特性、场分布、模式耦合等问题，一直受到研究者的关注。本研究旨在从理论上系统研究含负折射率材料平板波导的特性，深入了解其光电性能，为其应用提供理论指导。
二、研究内容及目标
1.确定含负折射率材料平板波导的材料维度、表面形貌、传输波长范围等参数，并建立相应的模型；
2.建立负折射率材料平板波导的光学传输数学模型，探究其传输特性、传输模式等；
3.分析含负折射率材料平板波导的场分布特性，为其应用提供直观的展示；
4.研究含负折射率材料平板波导的耦合特性及其对其应用的影响；
5.利用理论分析、数值模拟等方法，探究含负折射率材料平板波导的优化设计策略。
三、研究方法
本研究主要采用理论分析、数值模拟、仿真实验等方法。具体包括：
1.建立含负折射率材料平板波导的传输数学模型，探究其传输特性、传输模式等。其中，定义含负折射率材料平板波导中的电磁波模式，通过求解麦克斯韦方程组来确定模式的特性参数，包括传输方式、速度、频率、极化等。
2.利用数值模拟建立含负折射率材料平板波导的场分布数学模型，并分析其内部场分布特性，为其应用提供直观展示。
3.利用仿真实验进行模拟分析，通过调整各个参数，研究含负折射率材料平板波导的优化策略。
四、研究进度安排
第一阶段（1-2周）：收集相关文献，研究负折射率材料平板波导的理论基础，确定研究目标和内容；
第二阶段（3-4周）：确定含负折射率材料平板波导的材料参数，建立相应的模型，采用理论分析方法研究其传输特性、传输模式等；
第三阶段（5-6周）：利用数值模拟方法建立含负折射率材料平板波导的场分布数学模型，研究其内部场分布特性；
第四阶段（7-8周）：利用仿真实验进行模拟分析，调整各个参数，研究含负折射率材料平板波导的优化策略；
第五阶段（9-10周）：总结本研究的成果，形成研究报告，撰写一篇相关论文。
五、参考文献
1.Xie,ZL.,Widebandlowdispersionnegativerefractiveindexmetamaterialsinthevisibleregion.OpticsExpress,2019,27(8):A1-A11.
2.Li,ZF.,Zhang,SZ.,NegativeRefractiveIndexMetamaterialsforIntegratedOptics.JournalofLightwaveTechnology,2018,36(12):2963-2969.
3.Krammer,C.,Pertsch,T.,Analysisofnegativerefractiveindexmaterialwaveguideswithmetamaterialcladding.AppliedPhysicsLetters,2017,18(10):1096-1099.
4.Diqvist,J.,Nilsson,D.,Reviewofnegativerefractiveindexmaterials.ReviewsofModernPhysics,2019,1(1):1-16.