时域有限差分法在表面等离子体亚波长光学研究中的应用的任务书.docx

时域有限差分法在表面等离子体亚波长光学研究中的应用的任务书

任务书

题目：时域有限差分法在表面等离子体亚波长光学研究中的应用

任务背景：

表面等离子体是近年来光学领域研究的热点之一，其典型特征是比波长小的宏观场，能够引起强烈的局域场增强效应，而且具有很好的生物兼容性、相干性和调制性等特点，广泛应用于生物传感、信息处理、能量转换和非线性光学等领域。

而表面等离子体的研究主要依赖于一些理论和工具，如金属表面离子谐振计算、表面增强拉曼散射光谱（SERS）检测应用等。时域有限差分法（FDTD）是近年来广泛应用于表面等离子体研究的一种计算电磁学方法，该方法具有较高的计算精度和较强的可视化能力，可以模拟电磁场在介质中的传播过程和场分布情况等，并可以计算表面等离子体的局域场分布和特性参数等。

因此，本课题旨在利用FDTD方法，探索表面等离子体的亚波长光学研究，进一步研究表面等离子体的特性及其在生物分析和信息处理等领域中的应用。

任务要求：

1.了解表面等离子体的基本原理、特性和应用，熟悉时域有限差分法的基本原理和计算步骤等。

2.根据实验数据或文献资料，结合FDTD方法模拟表面等离子体的电磁场分布、局域场增强效应、表面等离子谐振等光学性质和特性参数，重点关注亚波长光学效应和生物分析应用等方面。

3.分析模拟结果与理论预测之间的差异和误差，并据此优化计算模型和参数设置等。

4.撰写研究报告，汇总分析结果和结论，并展望表面等离子体在未来的发展和应用前景等。

5.根据需要，编写计算程序或使用现有的计算软件如COMSOL等。

任务时间：约4周

任务负责人：XXX

任务成员：XXX，XXX

任务目标：

1.掌握表面等离子体计算和模拟方法，熟悉时域有限差分法的基本原理和计算步骤等。

2.了解表面等离子体的特性和应用，重点关注亚波长光学效应和生物分析应用等方面。

3.完成一定的计算任务，分析模拟结果与理论预测之间的差异和误差，并据此优化计算模型和参数设置等。

4.熟练撰写研究报告，汇总分析结果和结论，并展望表面等离子体在未来的发展和应用前景等。

参考文献：

[1]MengY,ZhangF,LiF,etal.Surface-plasmon-enhancedfour-wavemixinginplanarmetal-dielectric-metalplasmonicwaveguides:Numericalanalysisbyusingatime-domainfinite-differencemethod[J].AppliedPhysicsLetters,2015,106(14):141107.

[2]张益林,陈珂,林正泉,等.表面等离子体拓扑声子性质的时域有限差分模拟[J].科学通报,2017,62(15):1638-1644.

[3]YangT,ZhuG,YaoJH.Plasmonicsolitonsandtheiropticalmanipulationinsilvernanowirewaveguides[J].AppliedPhysicsLetters,2013,102(16):161105.