表面等離激元聚焦和成像研究的開題報告

表面等離激元聚焦和成像研究的開題報告1.研究背景及意義近年來，隨著納米技術的不斷發(fā)展，表面等離激元（SurfacePlasmonPolaritons,SPPs）作為一種類光子量子化激發(fā)物，受到了廣泛的關注。表面等離激元主要指的是金屬表面上的電荷密度波，其能量與入射光的頻率非常接近，可以被光譜儀所鑒定。SPPs具有優(yōu)異的傳播距離，高度局域化的電場以及與近場成像非常相關等特點，在傳感、表面增強拉曼散射和成像等方面有著廣泛的應用。由于SPPs具有高靈敏度和分辨率，近年來，SPPs的聚焦和成像技術在各個領域中的應用逐漸增多。通過控制SPPs的角頻率和波矢，可以實現(xiàn)對微納米級物體的精確聚焦和成像，提高物體表面的局部解析度。目前，表面等離激元聚焦和成像技術已經(jīng)被廣泛應用于生物醫(yī)藥、無損檢測、電子信息等領域，可以為這些領域帶來更好的解決方案。2.研究內容本次研究的主要內容包括表面等離激元聚焦和成像的研究。具體如下：（1）表面等離激元基礎理論和相關技術的研究，包括表面等離激元的波動方程、電場強度和平面波的耦合等方面的基礎。（2）表面等離激元聚焦技術的研究，通過數(shù)值模擬和仿真計算等手段，探究SPPs的聚焦機制和調節(jié)方法，并探究SPPs聚焦的局限性。（3）表面等離激元成像技術的研究，通過數(shù)值模擬和實驗室測試等方式，探究SPPs成像的機制、成像質量和信噪比，并針對不同材料、形狀的待測物體進行成像效果的對比分析。3.研究方法本次研究的主要方法包括：（1）基礎理論研究，包括利用Matlab等數(shù)值計算軟件，通過計算和仿真等方式，探究表面等離激元的波動方程、電場強度和平面波的耦合等方面的基礎。（2）數(shù)值模擬研究，通過有限元分析軟件COMSOLMultiphysics進行計算，探究SPPs聚焦機制、調節(jié)方法以及聚焦效果的局限性等方面內容。（3）實驗室測試，通過自建的表面等離激元聚焦和成像設備，對待測物體進行實驗室測試，探究SPPs成像的機制、成像質量和信噪比等方面內容。4.進度安排本次研究的進度安排如下：階段一：2021年11月~2022年1月，完成表面等離激元基礎理論和相關技術的研究，撰寫開題報告和中期報告。階段二：2022年2月~2022年5月，完成表面等離激元聚焦技術的研究，并開始進行數(shù)據(jù)分析和論文撰寫。階段三：2022年6月~2022年9月，完成表面等離激元成像技術的研究，并開始進行數(shù)據(jù)分析和論文撰寫。階段四：2022年10月~2023年1月，完成論文的審核、修改和找到合適的學術刊物進行投稿。5.參考文獻[1]趙瑋，彭莉，曹煥新，等.基于表面等離子體激元的近場光學顯微鏡[J].低溫物理學進展，2011，21（6）：429-433.[2]梁強，馬驍祥，馬嬌，等.表面等離子體激元在石墨烯中的功能及其應用[J].物理科學進展，2017，37（8）：328-340.[3]彭坤，楊軍，孔揚生，等.表面等離子體激元波導傳感原理及其應用綜述[J].激光雜志，2016，37（02）：1-8.[4]ZhangW，HuangL，SrituravanichW，etal.Plasmon-inducedtransparencyinmetamaterials[J].Phys.Rev.Lett.,2008,101（4）：047401.[5]WurtzGA，EvansPR，HendrenW，etal.Mappingsurfaceplasmonpolaritonpr