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几种不含金属薄膜间隙的等离子体共振波导光子器

件研究的开题报告

题目：几种不含金属薄膜间隙的等离子体共振波导光子器件研究

摘要：随着光子器件技术的不断发展，在通讯、传感、生物医学等

领域逐渐得到广泛应用。其中，等离子体共振波导光子器件凭借其良好

的性能，在生物传感、分子识别等方面具有不可忽视的优势。然而，传

统的等离子体共振波导光子器件中常常采用金属薄膜作为介质，但其存

在的难以忽略的缺陷和局限性令其应用受到限制。因此，本文将研究几

种不含金属薄膜间隙的等离子体共振波导光子器件，并探究其在生物传

感、分子识别等方面的应用前景。

关键词：等离子体共振波导、光子器件、金属薄膜、生物传感、分

子识别

一、背景与意义

等离子体共振波导技术在生物传感、分子识别等领域中具有广泛应

用。传统的等离子体共振波导光子器件中常常采用金属薄膜作为介质。

然而，金属薄膜存在皮肤效应和电阻损耗等问题，不利于信号传输和检

测灵敏度的提高。另外，金属材料很难加工出超细结构，限制了器件的

精度和可靠性。因此，寻找替代金属薄膜的材料和结构，已成为等离子

体共振波导光子器件研究的热点问题。

二、国内外研究现状

目前，对于替代金属薄膜的材料和结构的研究已经展开。例如，有

学者研究了钒氧化物薄膜、氧化硅薄膜等替代金属薄膜的材料，并对其

性能进行了研究和分析。其结果显示，这些材料在光损耗、结构稳定性

等方面表现良好，具有可行性。另外，一些新型的介质材料，例如表面

等离子体介质、介孔材料等，也引起了研究者的关注。研究表明，这些

新型介质材料可以有效减小光束与金属膜之间的距离，提高了光场的强

度和灵敏度。

三、研究内容

基于国内外研究现状，本文将研究几种不含金属薄膜间隙的等离子

体共振波导光子器件。具体来说，将围绕以下几点进行研究：

1.设计新型的等离子体共振波导结构，利用新型介质材料构建替代

金属薄膜的光学结构。

2.分析新型介质材料和结构对等离子体共振波导光子器件性能的影

响，包括光损耗、传输效率、灵敏度等。

3.探究新型等离子体共振波导光子器件在生物传感、分子识别等方

面的应用前景。

四、研究方法

在本文中，将采用模拟分析和实验研究相结合的方法进行研究。针

对不同的材料和结构设计，运用模拟软件对相应的电磁场分布和传输性

能进行数值仿真分析。同时，将利用激光制作技术、光刻技术等手段制

作等离子体共振波导光子器件样品，并进行性能测试和优化。

五、研究意义和预期结果

本研究的意义在于寻找替代金属薄膜的材料和结构，在等离子体共

振波导光子器件的应用方面具有广阔的前景。通过对新型介质材料和结

构的研究，将为光子器件的精度和可靠性提高提供新思路。预期结果是：

设计出不含金属薄膜间隙的等离子体共振波导光子器件，并对其性能进

行全面测试和优化。同时，探究新型等离子体共振波导光子器件在生物

传感、分子识别等方面的应用前景。