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表面
等离子体
纵向
耦合
调控
说明书
开题
- 资源描述：
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表面等离子体的纵向耦合调控说明书及开题,表面,等离子体,纵向,耦合,调控,说明书,开题
- 内容简介：
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附件一XXXXXXX设计（XX）任务书设计（论文）题目 表面等离子体波的纵向耦合研究 院 系 名 称 专 业 （班 级） 姓 名 （学 号） 指 导 教 师 系（教研室）负责人 5一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）1、任务及背景在20世纪80年代，Agranovich对表面等离子体的应用工作已经作了系统而详细的综述。从1902年，实验中金属光栅异常现象的发现，一直到1960年，表面等离子体激元概念的首次提出，研究人员不断完善和发展SPs有关理论和应用。现如今，表面等离子体激元（SPPs）已经被广泛应用于近场光学技术、超透镜技术等一系列前沿技术当中，并且克服了传统工艺中的衍射极限限制，充分体现了SPPs自身的独特优点和巨大的应用前景。2005年，完美透镜理论的提出使得金属薄膜的纳米成像成为现实，并且大大提高了成像的分辨率。另外，通过金属波导阵列（MWA）和金属-介质-金属（MDM）结构又可实现负折射成像。而在有源光电子器件的应用于研究中，表面等离子体在提高器件地量子效率以及非线性光学中特殊效应的研究中均有很好的应用前景。 本文通介绍了SPs的基本概念及表面等离子体（SPs)在金属介质分界面处的基本性质及其特性，并综述了表面等离子体的研究发展。利用四层波导理论，进一步分析了平板波导内电磁场的分布以及腔内的能量分布，为表面等离子体波的纵向耦合调控提供了理论依据。利用电磁场的有限元方法，研究了各层波导层厚度等因素SPs的纵向耦合的影响因素，并给出了相应的最佳耦合效果的厚度。通过结构参数的优化，实现了SPs沿纵向传输的强耦合。最后，展望了该物理模型研究结果的应用前景。2、工具环境： 实验室3、成果形式：毕业论文和仿真实验结果4、着重培养的能力： 运用电磁学基本理论分析物理问题的能力，收集相关文献并且提取与所研究课题相关信息的能力，以及利用基于有限元算法的comsol软件仿真的能力等二、应收集的资料及主要参考文献1Ajith, R.; Mathew, Vincent: A self-consistent simulation of nonlinear surface plasmon polaritons in a linear-metal/nonlinear slab waveguideJ, Optics Comunication Vol346:183-187 JUL 1 20152 Naylor, Wade: Vacuum-excited surface plasmon polaritonsJ, PHYSICAL REVIEW A Vol: 91-5: 053804,MAY 6 20153Zhang Yong-Yuan; Luo Li-Na; Zhang Zhong-Yue: Surface plasmon polaritons splitting properties of silver cross nanowiresJ,ACTA PHYSICA SINICA Vol:64-9: 097303,MAY 5 20154 Man, Zhongsheng; Shi, Wei; Zhang, Yuquan: Properties of surface plasmon polaritons excited by generalized cylindrical vector beamsJ, APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS,Vol 119-2: 305-311: MAY 20155 Kwon Min-Suk. Metal-insulator-silicon-insulator-metal waveguides compatible with standard CMOS technologyJ. Optics Express . 20116.Zhihua Xie &Weixing Yu & Taisheng.Nanolithography: A ReviewJ.Springer Science+Business Media.2011. Plasmonics (2011) 6:565580 DOI10.1007/s11468-011-9237-07.Jigang Hu, Guanjun Wang.Ultra-deep subwavelength periodic patterning through multilayered metamaterial microcavity JNanophotonics and Micro/Nano Optics. Zhiping Zhou. Kazumi Wada, Proc. of SPIE Vol. 8564, 85641E8 Lin Liu,Xia Hao,Yutang Ye:Systematical research on the characteristics of a vertical coupled FabryPerot plasmonic filterJ. Optics Communications . 2012 (10-11)9 Zhang X, Liu Z. Superlenses to overcome the diffraction limitJ Natn Mater. 2008; 7(6): 435-41.10 Dmitri K.:Gramotnev,Sergey I. Bozhevolnyi.Plasmonics beyond the diffraction limit.JNature Photonics . 201011 Taubner T, Korobkin D, Urzhumov Y, Shvets G, Hillenbrand R.Near-Field Microscopy Through a SiC SuperlensJ. Science. 2006; 313(5793):1595.12 Kim HC, Ko H, Cheng M. High efficient optical focusing of a zone platecomposed of metal/dielectric multilayerJ. Opt Express. 2009; 17(5): 3078-83.13 D.A.Gurnett&A.Bhattacharjee.Introduction to Plasma Physics:With Space and Laboratory ApplicationJ Peking University Press14 Tretyakov S. Analytical modeling in applied electromagneticsJ Artech House Publishers; 2003.15 (苏)戈兰特著 马腾才,秦运文译 等离子体物理基础M 北京:原子能出版社,198316 (美)杰克逊(J.D.Jackson)著 朱培豫译 经典电动力学M北京:人民教育出版社,1978.17 王健编著 导波光学M 北京:清华大学出版社,2010.0618 郭硕鸿 电动力学M 第三版高等教育出版社19 夏明耀 王均宏 电磁场理论与计算方法要论M北京大学出版社20 曹庄琪 导波光学中的转移矩阵方法M 上海交通大学出版社 21 马春生 刘式墉 光波导模式理论M 吉林大学出版社22 胡友秋 陈福臻 叶邦角 刘之景 电磁学与电动力学M 科学出版社23 季家镕,冯莹编著高等光学教程:非线性光学与导波光学M 北京:科学出版社,200824 俞宽新编著 高等光学M 北京工业大学出版社,2009三、毕业设计（论文）进度计划起 迄 日 期工 作 内 容备 注2015年3月1日至2015年4月1日2015年4月1日至2015年5月1日2015年5月1日至5月15日2015年5月15日至6月6日与老师讨论课题研究计划，阅读老师指定的文献，翻译英文文献，完成开题报告每周开组会汇报向老师和组员汇报研究进展；阅读大量相关英文文献，并记笔记以备后期论文撰写；学习使用COMSOL软件，并利用该软件分析表面等离子体波的纵向耦合。开始整理自己的研究成果，写论文，并完成论文初稿在老师指点下修改论文，完成毕业论文。 开 题 报 告 （该表格由学生独立完成)建议填写以下内容：1.简述课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2.重点介绍完成任务的可能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。一、课题的作用、意义，和在国内外的研究现状和发展趋势以及尚待研究的问题1）课题的作用和意义 在20世纪80年代，Agranovich对表面等离子体的应用工作已经作了系统而详细的综述。本文利用光栅或棱镜的激发方式在银层表面激发SPPs。我们利用电动力学中四层平板波导模型，研究了表面等离子体沿垂直于金属介质界面方向的传播特性与调控方法，进而解决表面等离子体纵向传播呈指数型衰减的问题，给表面等离子体纵向传播方向的研究应用提供可参考的模型。2） 国内外研究现状 早在2000年英国帝国理工大学的Pendry教授提出，利用具有负折射率的金属银薄膜可以获得完美成像。虽然金属薄膜具有负介电常数，但通过金属与电介质表面的SPPs耦合效应便可传播一部分的倏逝波，即所谓的超透镜效应。 而对于本文的主题表面等离子体波的纵向耦合调控研究，目前主要利用多层膜的MDM结构来实现SPs的纵向传播。3）尚待解决的问题： 电磁场在平板波导中传播的反射损耗，以及输出电磁场的频率成分问题。 二、完成任务的可能思路方案 首先通过电动力学有关理论分析了光栅-平板波导结构中电磁场分量的大小关系，然后在实验仿真中利用基于有限元算法comsol软件中的Radio Frequency模块，借助于RF模块中的电磁波频域分析，我们研究了结构参数对SPs激发与纵向耦合影响。最后通过实验结果中的磁场强度和磁场的分布来判定决定最佳耦合效果的最优参数。三、需要的设备和仪器 笔记本电脑一台四、主要参考文献1Ajith, R.; Mathew, Vincent: A self-consistent simulation of nonlinear surface plasmon polaritons in a linear-metal/nonlinear slab waveguideJ, Optics Comunication Vol346:183-187 JUL 1 20152 Naylor, Wade: Vacuum-excited surface plasmon polaritonsJ, PHYSICAL REVIEW A Vol: 91-5: 053804,MAY 6 20153Zhang Yong-Yuan; Luo Li-Na; Zhang Zhong-Yue: Surface plasmon polaritons splitting properties of silver cross nanowiresJ,ACTA PHYSICA SINICA Vol:64-9: 097303,MAY 5 20154 Man, Zhongsheng; Shi, Wei; Zhang, Yuquan: Properties of surface plasmon polaritons excited by generalized cylindrical vector beamsJ, APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS,Vol 119-2: 305-311: MAY 20155 Kwon Min-Suk. Metal-insulator-silicon-insulator-metal waveguides compatible with standard CMOS technologyJ. Optics Express . 20116.Zhihua Xie &Weixing Yu & Taisheng.Nanolithography: A ReviewJ.Springer Science+Business Media.2011. Plasmonics (2011) 6:565580 DOI10.1007/s11468-011-9237-07.Jigang Hu, Guanjun Wang.Ultra-deep subwavelength periodic patterning through multilayered metamaterial microcavity JNanophotonics and Micro/Nano Optics. Zhiping Zhou. Kazumi Wada, Proc. of SPIE Vol. 8564, 85641E8 Lin Liu,Xia Hao,Yutang Ye:Systematical research on the characteristics of a vertical coupled FabryPerot plasmonic filterJ. Optics Communications . 2012 (10-11)9 Zhang X, Liu Z. Superlenses to overcome the diffraction limitJ Natn Mater. 2008; 7(6): 435-41.10 Dmitri K.:Gramotnev,Sergey I. Bozhevolnyi.Plasmonics beyond the diffraction limit.JNature Photonics . 201011 Taubner T, Korobkin D, Urzhumov Y, Shvets G, Hillenbrand R.Near-Field Microscopy Through a SiC SuperlensJ. Science. 2006; 313(5793):1595.12 Kim HC, Ko H, Cheng M. High efficient optical focusing of a zone platecomposed of metal/dielectric multilayerJ. Opt Express. 2009; 17(5): 3078-83.13 D.A.Gurnett&A.Bhattacharjee.Introduction to Plasma Physics:With Space and Laboratory ApplicationJ Peking University Press14 Tretyakov S. Analytical modeling in applied electromagneticsJ Artech House Publishers; 200
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