2015定稿-設(shè)計(jì)任務(wù)書

1、一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（）的主要內(nèi)容及要求（任務(wù)及背景、工具環(huán)境、成果形式、著重培養(yǎng)的能力）1、任務(wù)及背景隨著表面等離子體亞波長光學(xué)的迅速發(fā)展，具有不對(duì)稱光學(xué)傳輸?shù)膩啿ㄩL光學(xué)器件已經(jīng)成為一個(gè)新的 熱點(diǎn)。本文利用多層結(jié)構(gòu)的等效介質(zhì)理論及傳輸矩陣?yán)碚撨M(jìn)行 了 Ag/SiO2 多層結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有窄帶濾波特性的高通濾波多層結(jié)構(gòu)，得到了優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，且其導(dǎo)帶帶寬可以控制在 1.2 以內(nèi)，透過率可達(dá) 50%以上。通過結(jié)構(gòu)端面光柵周期的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得僅單一入射方向的入射波產(chǎn)生的衍射波處于導(dǎo)帶內(nèi)而可以通過。在此基礎(chǔ)上，通過 FDTD 仿真計(jì)算驗(yàn)證了上述器功能實(shí)現(xiàn)的可行性。2、工具環(huán)境：成果形式：和圖

2、像著重培養(yǎng)的能力：培養(yǎng)大量閱讀英文文獻(xiàn)并提取重要信息的能力，在模仿中學(xué)習(xí)的能力，理論分析結(jié)果的能力，以及嚴(yán)格按照國際標(biāo)準(zhǔn)編輯圖像和的能力。二、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)Rather. H. Surface Plasmons on Smoond Rough Surfaratings M. Heidelberg: Springer, 1988: 9-30Shelby R A,Smith D R and Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction. Science,2001, 292(5514): 77

3、-79Gramotnev D K，Pile D F P. Single-mode subwavelength waveguide with channel plasmon-polaritons intriangular grooves on a metal surfaceJ. Appd Physics Letters，2004，85（26）：6323-6325.Moreno E，Gar-Vidal F J，Rodrigo S G. Channel plasmon-polaritons：modal sh，disper，and losses J. Optics Letters，2006，31（23

4、）：3447-3449.FAAN Y,TETZ K,ROKITISKIR,etal. Surface plasmonic fields in nanophotonicsJ.Opt.PhotonicsNews, 2006, 17(7): 24-29.ZAYATS A V, SMOLYANINOV I I. Near-field photonics: surface plasmon polaritons and localized surface plasmonsJ. J. Opt. A, 2003, 5: S16-S50.Wood R W. On a remarkable case of une

5、ven distribution of light in a diffraction grating spectrum. Phil.Magm,1902,18(269): 396-397J. B. Pendry, Negative Refraction Makesrfect Lens. Phys. Rev. Lett., 2000,85, 3966-3969.N., H. Lee, C. Sun and X. Zhang, Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens. Science, 2005,308, 534

6、-537.Z. Jacob, L. V. Alekseyev, and E. Narimanov, Optical Hyperlens: Far-field imagingthe diffraction limit. Opt. Express,2006 18, 8247-8256.M. Born, and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).cu A and Wriedt T. Equivalent refractive index of a sphere with multip

7、le spherical inclus. J. Opt. A. 2001, 3:204-209.Mallet P, Guerin C A, and Sentenac A. Maxwell-Garnett maxing rule in the presence of multiple scattering:derivation and accuracy. Phys. Rev. B. 2005,72:014205-014209.Kocifaj M, Gangl M, Kundracik F, Horvath H, and Videen G. Simulation of the optical pr

8、operties of single comite aerosols. J. Aerosol Sci. 2006, 37:1683-1695.,時(shí)域有限差分法,國防工業(yè)。清,電磁場計(jì)算中的時(shí)域有限差分法,。,.時(shí)域有限差分方法分析平面周期性結(jié)構(gòu)電磁特性,電子學(xué)報(bào),2000,28(9):99 一 101。,.電磁波時(shí)域有限差分方法M.第二版,西安:西安電子科技大學(xué),2005。A. Taflove and S.C. Hagness. Compuional Electrodynamics The Finite-Difference Time Method,.ton,MA:Artech House,2

9、000.Gueguen Y, Ravalec M L, and Ricard L. Upscaling: Effective medium theory,numerical methods and the fractal dream. Pure Appl. Geophys. 2006,163:1175-1192.Voshchinnikov N V, Videen G, and Henning T. Effective medium theories for irregular fluffy structures:aggregation of small particles. Appd Opti

10、cs. 2007,46(19):4065-4072.三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（）進(jìn)度計(jì)劃起 迄 日 期工作內(nèi)容備注2013 年 3 月 1 日至 2013 年 4月 1 日2013 年 4 月 1 日至 2013 年 5月 1 日2013 年 5 月 日至 月日年 月日至 6 月 7日與老師 課題 計(jì)劃，閱讀老師指定的文獻(xiàn)，翻譯英文文獻(xiàn)，完成開題每周開組會(huì)匯報(bào)向老師和組員匯報(bào) 進(jìn)展；閱讀大量相關(guān)英文文獻(xiàn)，并記筆記以備后期論文撰寫；學(xué)習(xí)使用 COMSOL 還有 軟件，并利用這些 進(jìn)行畫圖工作還有模型構(gòu)建工作。開始整理自己的 成果，寫 ，并完成論文初稿在老師指點(diǎn)下修改 ，完成 。開題報(bào)告（該表格由學(xué)生獨(dú)立完成

11、)建議填寫以下內(nèi)容：1.簡述課題的作用、意義，在國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待的問題。2.重點(diǎn)介紹完成任務(wù)的可能思路和方案；3.需要的主要儀器和設(shè)備等；4.主要參考文獻(xiàn)。一、課題的作用、意義，和在國內(nèi)外的1）課題的作用和意義：現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及尚待的問題本課題利用多層結(jié)構(gòu)的等效介質(zhì)理論及傳輸矩陣?yán)碚撨M(jìn)行了 Ag/SiO2 多層結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)了一種具有窄帶濾波特性的高通濾波多層結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)端面光柵周期的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得僅單一入射方向的入射波產(chǎn)生的衍射波處于導(dǎo)帶內(nèi)而可以通過。該設(shè)計(jì)出的單向?qū)ǖ牟粚?duì)稱傳輸?shù)钠?，利用了新型的超材料結(jié)構(gòu)，工作于 633 nm 的 TM 偏振光照明的可見光頻率波

12、段的光學(xué)系統(tǒng)中，相信本文能夠?yàn)閱蜗蛞娴膮⒖?。器的小型化與高度集成提供有2） 國內(nèi)外現(xiàn)狀：隨著表面等離子體亞波長光學(xué)的迅速發(fā)展，具有不對(duì)稱光學(xué)傳輸?shù)膩啿ㄩL光學(xué)器件已經(jīng)成為一個(gè)新的于熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)外都有各種形式的光器，都能實(shí)現(xiàn)光的單向?qū)?。但是本課題的目的在新型的超材料結(jié)構(gòu)的光學(xué)器，從而為單向器的小型化與高度集成提供有益的參考。3）尚待解決的問題：如何更好地實(shí)現(xiàn)不同頻率的光波的單向?qū)?。怎么可以讓光學(xué)的透過率增加而又有更好的窄帶高通濾波功能。二、完成任務(wù)的可能思路方案首先推導(dǎo)多層結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)的公式。其次在 comsol中構(gòu)建出了 18 層交替的銀膜還有二氧化硅膜的結(jié)構(gòu)，并銀膜的厚度對(duì)于光學(xué)的傳

13、遞函數(shù)的影響。然后二氧化硅膜的厚度的影響對(duì)于光學(xué)的傳遞函數(shù)的影響。結(jié)合圖像的分析決定銀膜還有二氧化硅膜的厚度。接著結(jié)合光柵的衍射方程對(duì)衍射光柵的周期進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單向?qū)ü獾墓δ?。最后，的單向?qū)ǖ墓δ?。在中仿真出了單向器三、需要的設(shè)備和儀器筆記本電腦一臺(tái)就可四、主要參考文獻(xiàn)Rather. H. Surface Plasmons on Smoo Springer, 1988: 9-30nd Rough Surfaratings M. Heidelberg:Shelby R A,Smith D R and Schultz S. Experimental verification of a neg

14、ative index of refraction. Science,2001,292(5514): 77-79Gramotnev D K，Pile D F P. Single-mode subwavelength waveguide with channel plasmon-polaritonsgrooves on a metal surfaceJ. App d Physics Letters，2004，85（26）：6323-6325.riangularMoreno E，Gar-Vidal F J，Rodrigo S G. Channel plasmon-polaritons：modal

15、shOptics Letters，2006，31（23）：3447-3449.，disper，and losses J.FAAN Y,TETZ K,ROKITISKIR,etal. Surface plasmonic fields in nanophotonicsJ.Opt.PhotonicsNews,2006, 17(7): 24-29.ZAYATS A V, SMOLYANINOV I I. Near-field photonics: surface plasmon polaritons and localized surfaceplasmonsJ. J. Opt. A, 2003, 5:

16、 S16-S50.Wood R W. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum. Phil.Magm,1902,18(269): 396-397J. B. Pendry, Negative Refraction Makesrfect Lens. Phys. Rev. Lett., 2000,85, 3966-3969.N., H. Lee, C. Sun and X. Zhang, Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging w

17、iSilver Superlens. Science, 2005,308, 534-537.Z. Jacob, L. V. Alekseyev, and E. Narimanov, Optical Hyperlens: Far-field imagingthe diffraction limit. Opt. Express,2006 18, 8247-8256.M. Born, and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University Press, Cambridge, 1999).cu A and Wriedt T. Equivalent

18、 refractive index of a sphere with multiple spherical inclus. J. Opt. A. 2001, 3:204-209.Mallet P, Guerin C A, and Sentenac A. Maxwell-Garnett maxing rule in the presence of multiple scattering: derivation and accuracy. Phys. Rev. B. 2005,72:014205-014209.Kocifaj M, Gangl M, Kundracik F, Horvath H,

19、and Videen G. Simulation of the optical properties of single comite aerosols. J. Aerosol Sci. 2006, 37:1683-1695.,時(shí)域有限差分法,國防工業(yè)。清,電磁場計(jì)算中的時(shí)域有限差分法,。,.時(shí)域有限差分方法分析平面周期性結(jié)構(gòu)電磁特性,電子學(xué)報(bào),2000,28(9):99 一 101。,.電磁波時(shí)域有限差分方法M.第二版,西安:西安電子科技大學(xué),2005。A. Taflove and S.C. Hagness. Compu ional Electrodynamics The Finite-Difference Time Method,.ton,MA:Arte