三维人工表面等离子体结构及其FDTD分析的软件实现的开题报告.docx

三维人工表面等离子体结构及其FDTD分析的软件实现的开题报告

一、研究意义

表面等离子体（SurfacePlasmon）是自然界中常见的一种现象，其在材料的光学响应和传感技术等领域得到了广泛的应用。表面等离子体激元是电磁波与金属表面的共振现象，由于其强烈的场增强效应和表面敏感性，被广泛应用于生物、光电及化学传感等领域。近年来，在三维表面等离子体学科上取得了很大进展，得到广泛的关注和研究。

为研究三维人工表面等离子体结构的光学性质，本研究拟开发一款软件，基于有限时域差分法（FDTD）的算法进行三维人工表面等离子体结构的模拟，并对其进行分析和计算。

二、研究内容

本研究拟开发一款基于FDTD算法的三维人工表面等离子体结构模拟软件，主要研究内容包括：

1.建立三维人工表面等离子体模型，并进行结构分析。

2.分析光场在三维人工表面等离子体结构中的传输及分布规律。

3.研究不同光场参数（如波长、偏振、入射角等）对三维人工表面等离子体结构响应的影响。

4.通过仿真计算，得出三维人工表面等离子体结构的光学特性（如透过率、反射率等）。

五、研究方法和技术路线

本研究使用有限时域差分法（FDTD）对三维人工表面等离子体结构进行仿真模拟，并通过计算光场在材料中的电磁学特性，得出所研究的结构的光学特性。

具体的技术路线包括：

1.建立FDTD算法的数值模拟模型，分别对三维人工表面等离子体结构进行模拟。

2.对模拟结果进行数据处理，并进行对比分析。

3.基于MATLAB和C++进行编程开发。

4.使用实验数据验证所得模拟结果的准确性。

六、预期成果

1.开发一款实现三维人工表面等离子体结构的FDTD算法软件。

2.对三维人工表面等离子体结构光学性质进行模拟和分析，并得出相关参数。

3.深入研究三维表面等离子体结构及其应用领域，提高相关技术水平。

4.发表本研究所取得的成果，并在学术、行业领域，推广该算法的应用。

七、参考文献

1.曹阳.基于表面等离子体共振生物传感产业化关键技术研究[D].南京:南京林业大学,2019.

2.郭纾,唐志远.表面等离子体激元及其在化学传感器中的应用[J].传感器与微系统,2018(03):80-85.

3.吴华侨,朱丽娜,谢智南.表面等离子体传感器的基本原理及应用研究[J].纳米技术与精密工程,2015,13(2):131-137.