金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元激發(fā)、傳播與聚焦特性的數(shù)值研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景及意義表面等離激元（surfaceplasmon）是一種在金屬表面或界面上出現(xiàn)的電磁波，它是通過(guò)金屬內(nèi)部的自由電子振蕩引起的。表面等離子體在納米結(jié)構(gòu)中的引用，可以產(chǎn)生許多有趣的光學(xué)現(xiàn)象，如表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）、太赫茲波增強(qiáng)等。在納米光學(xué)、生物傳感、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域，表面等離激元技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。因此，研究納米結(jié)構(gòu)中的表面等離激元激發(fā)、傳播與聚焦特性對(duì)于實(shí)現(xiàn)高靈敏度的生物傳感器、新型納米光學(xué)器件的開(kāi)發(fā)具有重要意義。二、研究目的本課題旨在通過(guò)數(shù)值模擬方法，研究金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的激發(fā)、傳播和聚焦特性。主要研究?jī)?nèi)容包括：（1）建立金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型；（2）模擬表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的激發(fā)過(guò)程；（3）研究表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律；（4）研究表面等離激元的聚焦特性以及其對(duì)物質(zhì)的局部場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。三、研究方法本課題主要采用電磁學(xué)數(shù)值模擬方法，通過(guò)有限元、有限差分等方法研究金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的激發(fā)、傳播與聚焦特性。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）建立金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，對(duì)其幾何形狀、尺寸、材料參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；（2）利用COMSOLMultiphysics或Lumerical等軟件建立數(shù)值模型，模擬表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的激發(fā)過(guò)程；（3）研究表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律，探究其在不同納米結(jié)構(gòu)中的傳輸效率；（4）研究表面等離激元的聚焦特性，比較不同結(jié)構(gòu)的局部場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)，并分析其應(yīng)用前景。四、研究預(yù)期成果本課題旨在研究金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的激發(fā)、傳播與聚焦特性，預(yù)期取得如下研究成果：（1）建立金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)；（2）模擬表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的激發(fā)過(guò)程，并研究其在不同結(jié)構(gòu)中的激發(fā)效率；（3）研究表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律，探究其傳輸效率與傳輸距離的關(guān)系；（4）研究表面等離激元的聚焦特性，并比較不同結(jié)構(gòu)的局部場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。五、論文結(jié)構(gòu)本論文將分為以下幾個(gè)部分：第一章：緒論。介紹表面等離激元的概念、研究現(xiàn)狀以及本論文的研究背景、目的及意義。第二章：金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的數(shù)值模擬方法。主要介紹研究所采用的電磁學(xué)數(shù)值模擬方法，包括有限元、有限差分等方法。第三章：金屬介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的激發(fā)過(guò)程。介紹建立的數(shù)值模型以及模擬表面等離激元在不同結(jié)構(gòu)中的激發(fā)效率。第四章：表面等離激元在納米結(jié)構(gòu)中的傳播規(guī)律。探究表面等離激元在不同結(jié)構(gòu)中的傳輸效率與傳輸距離的關(guān)系。第五章：表面等離激元的局部場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。比較不同