内容发布更新时间 : 2024/5/1 20:39:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

对其进行建模仿真，得到相应的一组物理参数。与前人成果比对，并进行优化，最终得到高性能的导波结构。

3. 可行性分析

图书馆以及我校现有的丰富的电子网络资源，可以提供足够的实验参数等本课题实验所需的相关信息。

COMSOL Multiphysics是一款大型的高级数值仿真软件。广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”。模拟科学和工程领域的各种物理过程，COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场双向直接耦合分析能力实现了高度精确的数值仿真。

三、 研究计划进度安排及预期目标

1. 进度安排

第1-4周：进行文献查找和整理，文献阅读和翻译，了解SPP的研究进展，完成开题报告撰写；

第5-8周：掌握COMSOL仿真软件的基本用法，对前人提出的结构进行建模仿真，提出我们的新型结构并进行仿真；

第9-12周：分析实验结果，得出物理参数，分析并进行结构优化； 第13-15周：进行仿真测试资料和数据整理，完成毕业论文撰写和答辩。

2. 预期目标

在了解SPP的基本特性之后，研究作为主要应用的复合波导的导波特性及物理特性。学会使用COMSOL软件对需要的结构进行建模仿真，提出新型的结构进行仿真并且优化，为后期的研究提供理论基础。

参考文献

[1] 陈艳坤，韩伟华，李小明. 突破衍射极限的表面等离子激元[J]. 光电技术应用，2011,26(4). [2] 王庆艳，王佳，张书练．基于金属表面等离子激元控制光束的新进展[J]．光学技术，2009,35(2):163-174. [3] Dmitri K. Gramotnev and Sergey I. Bozhevolnyi. Plasmonics beyond the diffraction limit. Nature Photonics,

vol 4, Feb 2010,83-91.

[4] Yusheng Bian, Zheng Zheng, Xin Zhao, Symmetric hybrid surface plasmon polariton waveguides for 3D

photonic integration. Optics Express, Vol 17, No.23, Nov 2009.

8

[5] Yusheng Bian, Zheng Zheng, Ya Liu, Hybrid wedge plasmon polariton waveguide with good

fabrication-error-tolerance for ultra-deep-subwavelength mode confinement. Optics Express, Vol.19, No.23, Nov 2011.

9

文献翻译和原稿

突破衍射极限的表面等离子体光子学

Dmitri K. Gramotnev and Sergey I. Bozhevolnyi

摘要

近几年，基于SPP（表面等离子体激元）的纳米光子学的研究快速兴起。电磁波沿金属介质的交界面传播，而且以超越衍射极限的微小尺度被金属纳米结构导行。对于高度集成的光子信号处理系统的设计，纳米分辨率的光学成像技术和传感器的设计而言，这种不寻常的特性有着独特的前景。这篇综述总结了等离子体导波的基本原理和主要成就，并详细介绍了亚波长表面等离子体波导、无源和有源纳米表面等离子体器件、光场探测和操纵、纳米尺度光学聚焦的配置等多个领域的最新进展。最后，讨论了纳米光子器件和电路的潜在发展和应用，如光信号处理，纳米光学器件以及近场纳米级分辨率显微镜的制造。

前言

半导体器件的性能、速度以及易用依赖于它们在外部器件上的小型化与集成化。然而，当代电子设备的信息集成处理和传感正在迅速达到理论上的速度和带宽的限制，这是一个日益严重的问题，阻碍了现代科技中许多领域的进一步发展。最有前途的一种解决方案是用光信号取代作为信息载体的电信号。然而，在光信号处理器件和集成电路中用电磁波作为信息载体遇到的最主要的问题是，比起电子学器件，光子学无法将器件做到高度集成化和小型化。这个问题主要是由于光在介质中受到衍射极限的限制无法将电磁波限制在比波长小的多的纳米尺度中。

结论

表面等离子体光子纳米结构有超越衍射极限导行表面等离子光子的能力。这项仍在持续进行的研究证实了这些结构有着将光场局限在纳米尺度区域内的能力。这些结构可以将光能传输到纳米尺度的光电器件甚至传输到量子点和独立的分子上。导行的表面等离子体光子信号有可能很强烈地被局限在亚波长的尺度内，这使的这些结构对于将来设计和发展高度集成的高效纳米光子信号处理电路有着重要作用。人们同样期待这项研究能够在现有的光通信和微纳电子信息处理系统之间搭建一座桥梁。

10

表面等离子体光子纳米聚焦结构表现出强烈的光场增强和局域限制的效应，这对于新一代传感器、探测器的设计，纳米光学技术的发展有着潜在的价值。这项技术可以在几个分子尺度内实现光学刻划。这可能导致在纳米技术、生物光子技术以及医疗测试领域实现新的光学操作手段。表面等离子体光子纳米结构的独特功能在其他令人兴奋的研究方向同样被深入地研究和探索，如金属纳米粒子的局域化，通过亚波长孔等离子体激发等离子体介导的增强，使用表面等离子体光子近场结构进行热辅助磁记录。需要注意的是由于表面等离子光子学的快速发展，这篇综述可能没有充分涵盖在这个的领域的最新进展。

在光学信号处理、传感、成像领域，表面等离子光子结构在未来的实际应用情况依赖于该领域中的理论进展。然而这些未来的应用甚至更加依赖于能否成功地发展出实验方法和对于理想结构可行的制造技术，能否有效地激发出超越衍射极限的表面等离子光子模式，以及能否实现纳米尺度下信号的检测。表面等离子体光子学仍处在其婴儿阶段，那些为了达到有效激发、操纵以及检测目的而设计的表面等离子光子器件能否有效地集成将是未来重要而又艰巨的技术挑战。

11

翻译原文

12