基于有限元方法分析多层纳米线阵列的光学特性开题报告

1. 研究目的与意义

背景：目前，传统的制备由排列良好的纳米包裹体组成的超材料的方法要么缺乏调整结构几何的必要自由度，要么难以进行大面积合成。此外，人工构建的多层超材料薄膜易于通过不同单层超材料薄膜的垂直集成来制备。基于热力学和薄膜生长动力学理论，提出了这种结构的生长机理。由于其纳米结构的各向异性，在这些组件中显示出有趣的稳态和瞬态光学特性。研究表明，自组织纳米复合材料提供了一个可扩展的材料平台，可以在低于5nm的范围内操纵光学响应。在新兴的等离子体和超材料领域中，排列良好的纳米结构（纳米线、纳米鳍、纳米棒、纳米鱼网等）因其独特的光学特性而备受关注。

目的：本论文要求学生在调研现有的金属纳米线阵列表面等离子共振研究的现状和理论，通过comosl建立一个简单的多层纳米线阵列模型，通过数值模拟得到选定波长下不同入射角的反射、透过率，并分析总结结构参数对最终结果的影响，得出结论。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：在近年来的研究中发现，以纳米线阵列为代表的金属超材料（metamaterials）在实验中展现出了优异的线性、非线性光学特征。其中，金属纳米线阵列在表面等离子共振的应用上也表现了巨大的潜力。近年来，在单层金属纳米线阵列之上还发展了双层纳米线阵列。为了深入研究双层金属纳米线阵列的结构，材料等因素对表面等离子共振特性的影响，寻找最优化的结构参数，并对实验结果进行分析，我们需要一个完整的数值模型来进行模拟。

预期目标：通过有限元分析法得到选定波长下不同入射角的反射、透过率，并分析总结结构参数对最终SPR反射角的影响，分析多层纳米线结构之间不同结构参数对最终结果的影响，并得出结论。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：在研究过程中以理论研究为主，采用一套较为完整的从原理分析、模型构建、数值仿真及优化的研究方案。

调研现有的金属纳米线阵列表面等离子共振研究的现状和理论，通过comosl建立一个简单的多层纳米线阵列模型，通过数值模拟得到选定波长下不同入射角的反射、透过率，并分析总结结构参数对最终结果的影响，得出结论。

步骤：1．查阅文献资料，了解表面等离子共振（spr）的研究现状；认真学习comosl建模软件；2．建立多层纳米线阵列的comosl模型；3. 利用软件对所建立的模型进行数值模拟，得到模拟的数据；4. 分析、归纳理论研究得到的结果，形成结论。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

第1周，2022年2月24日-3月1日，指导教师完成在系统中毕业论文任务书的下发，系主任审核任务书。指导教师向学生讲授所选论题的状况和要求。

第1—2周，22022年2月24日-3月8日，学生提交开题报告等材料，指导教师审核；