2015定稿-设计任务书

1、一、毕业设计（）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）1、任务及背景随着表面等离子体亚波长光学的迅速发展，具有不对称光学传输的亚波长光学器件已经成为一个新的 热点。本文利用多层结构的等效介质理论及传输矩阵理论进行 了 Ag/SiO2 多层结构的光学传递函数，设计了一种具有窄带滤波特性的高通滤波多层结构，得到了优化结构参数，且其导带带宽可以控制在 1.2 以内，透过率可达 50%以上。通过结构端面光栅周期的优化设计，使得仅单一入射方向的入射波产生的衍射波处于导带内而可以通过。在此基础上，通过 FDTD 仿真计算验证了上述器功能实现的可行性。2、工具环境：成果形式：和图

2、像着重培养的能力：培养大量阅读英文文献并提取重要信息的能力，在模仿中学习的能力，理论分析结果的能力，以及严格按照国际标准编辑图像和的能力。二、应收集的资料及主要参考文献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.,时域有限差分法,国防工业。清,电磁场计算中的时域有限差分法,。,.时域有限差分方法分析平面周期性结构电磁特性,电子学报,2000,28(9):99 一 101。,.电磁波时域有限差分方法M.第二版,西安:西安电子科技大学,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、毕业设计（）进度计划起 迄 日 期工作内容备注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日与老师 课题 计划，阅读老师指定的文献，翻译英文文献，完成开题每周开组会汇报向老师和组员汇报 进展；阅读大量相关英文文献，并记笔记以备后期论文撰写；学习使用 COMSOL 还有 软件，并利用这些 进行画图工作还有模型构建工作。开始整理自己的 成果，写 ，并完成论文初稿在老师指点下修改 ，完成 。开题报告（该表格由学生独立完成

11、)建议填写以下内容：1.简述课题的作用、意义，在国内外的现状和发展趋势，尚待的问题。2.重点介绍完成任务的可能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。一、课题的作用、意义，和在国内外的1）课题的作用和意义：现状和发展趋势以及尚待的问题本课题利用多层结构的等效介质理论及传输矩阵理论进行了 Ag/SiO2 多层结构的光学传递函数，设计了一种具有窄带滤波特性的高通滤波多层结构。通过结构端面光栅周期的优化设计，使得仅单一入射方向的入射波产生的衍射波处于导带内而可以通过。该设计出的单向导通的不对称传输的器，利用了新型的超材料结构，工作于 633 nm 的 TM 偏振光照明的可见光频率波

12、段的光学系统中，相信本文能够为单向益的参考。器的小型化与高度集成提供有2） 国内外现状：随着表面等离子体亚波长光学的迅速发展，具有不对称光学传输的亚波长光学器件已经成为一个新的于热点。目前，国内外都有各种形式的光器，都能实现光的单向导通。但是本课题的目的在新型的超材料结构的光学器，从而为单向器的小型化与高度集成提供有益的参考。3）尚待解决的问题：如何更好地实现不同频率的光波的单向导通。怎么可以让光学的透过率增加而又有更好的窄带高通滤波功能。二、完成任务的可能思路方案首先推导多层结构的传递函数的公式。其次在 comsol中构建出了 18 层交替的银膜还有二氧化硅膜的结构，并银膜的厚度对于光学的传

13、递函数的影响。然后二氧化硅膜的厚度的影响对于光学的传递函数的影响。结合图像的分析决定银膜还有二氧化硅膜的厚度。接着结合光栅的衍射方程对衍射光栅的周期进行设计，实现单向导通光的功能。最后，的单向导通的功能。在中仿真出了单向器三、需要的设备和仪器笔记本电脑一台就可四、主要参考文献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.,时域有限差分法,国防工业。清,电磁场计算中的时域有限差分法,。,.时域有限差分方法分析平面周期性结构电磁特性,电子学报,2000,28(9):99 一 101。,.电磁波时域有限差分方法M.第二版,西安:西安电子科技大学,2005。A. Taflove and S.C. Hagness. Compu ional Electrodynamics The Finite-Difference Time Method,.ton,MA:Arte