1. 研究目的与意义
背景：
近年来，各种军用和民用领域对于微型化器件的需求越来越多，因此，微纳器件的制备和应用，成为时下科学研究的热点。光学滤波器如今是光学系统的常用器件，许多应用场景要求光学器件足够微小紧凑，而金属微纳结构的滤波器能够满足这一要求，弥补传统滤波器的不足。微纳结构中的表面等离子体激元的特殊光学特性的研究及其应用，将在器件微型化、低损耗、超快响应等技术性能方面取得突破性进展，并随着微纳米制作工艺的不断提高，实现纳米尺度光子集成指日可待。与传统染料式光学滤波器相比，微纳结构的光学滤波器具有突破光学衍射的超高分辨率，高稳定性，结构简单易于集成等优势，同时存在着微结构精细易损，难以批量制备的缺点。
金属微纳结构之所以能够成为当下研究热点，最重要的原因是亚波长周期性金属结
2. 研究内容与预期目标
研究内容：
随着现代纳米微加工技术的发展，光学滤波器能通过先进的微加工工艺来控制孔的形状、尺寸和阵列周期等参数来调节它的透射谱。人们对不同形状亚波长孔阵列结构的 EOT特性进行了大量研究，例如：十字形孔、矩形孔、太极形孔、椭圆形孔等亚波长孔单元结构，发现当单元结构的几何形状发生变化时，在结构内有大量的电荷积聚，使得场强明显增强，这表明孔的几何形状对表面等离子体效应有很大影响。周期性小孔阵列的特征参数可有效改变透射峰的位置和峰值强度，控制透射光的波长，使某一特定波长的光波在透过该孔阵时具有最大的透射率，进而实现对不同波长光的选择透过性。
本实验以时域有限差分法（FDTD）为理论研究方法，以表面等离子体激元为出发点，以圆柱体作为研究的基本结构，设计一种周期性圆柱结构的滤波器，验证EOT现象。实验研究在不同参数下光波进入滤波器后的透射情况，得出其透射率曲线。分别研究不同半径下不同波长进入金属薄膜的透过率，不同周期下金属薄膜的透过率，不同金属薄膜厚度下的透过率，并观察透射峰峰值的变化，分析透射峰峰值的变化情况。
3. 研究方法与步骤
研究方法：
以软件FDTD Solutions作为我们数值建模分析的工具，建立三维圆柱结构模型，采用三维时域有限差分方法。时域有限差分法(FDTD)是一种已获得广泛应用的时域数值仿真计算方法，直接时域计算，节约存储空间和计算时间，简单直观，易掌握，其基本思想是将含有时间变量的麦克斯韦旋度方程组直接转化为差分方程。差分格式中每个网格上的电场（或磁场）分量仅与它相邻的磁场（或电场）分量及上一时间步该点的场值有关。在每一时间步计算网格空间各点的电场和磁场分量，随着时间步的推进，能直接模拟电磁波传播及其与物体相互作用的过程。该方法直接描述电磁波的时域特性，为复杂的物理过程提供出清晰的物理图像。
实验中对一定波段内不同特征参数下的周期性金属孔径薄膜的透过率情况进行仿真分析，光源采用平面波，入射光选取一定角度照射，照射范围覆盖整个金属表面。因为银被普遍用于研究金属材料的磁光效应、纳米尺寸的光电效应等，Ebbesen等人首先也是在银膜上的小孔阵列实验中发现这种奇异的光透射增强效应，因此选取银作为亚波长周期性金属孔阵模型的研究材料。实验结果得到金属膜孔径、周期、厚度等参数影响下周期性金属孔径薄膜的波长与透过率对应曲线。
4. 参考文献
[1] 胡瑞. 基于复合微纳金属光栅-波导结构的双通道带通滤波器的设计[D]. 大连理工大学.
[2] 黄桥东. 基于表面等离子体基元的双腔微纳结构滤波器的研究[D]. 华南师范大学, 2011.
[3] 文奎, 罗晓清, 易建基,等. 基于单元结构非对称的表面等离子体光学滤波器[J]. 智能计算机与应用, 2019, 9(3):6.
5. 工作计划
1.2022-03.01至2022-03-31 完善文献资料，写开题报告
2.2022-04-01至2022-04-30 模型建立和仿真
3.2022-05-01至2022-05-31 写毕业论文
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
