纳米金属介质中的偏振光特性及仿真开题报告

 2021-08-14 02:25:17

1. 研究目的与意义(文献综述)

在研究偏振光的光学特性时,目前主要的纳米研究项目是纳米金属离子,因为纳米金属材料是很重要的,它被广泛的地应用到许多新的传感器,或者一些纳米电子学光子装置,例如像表面增强光谱的研究,宏观上看,也在许多生物医学纳米技术的很多领域发挥着极其重要的作用。科学家们已经开始非常深入的研究纳米的光学特性产生的影响。这是本文中,我们使用金纳米颗粒和银纳米颗粒两种纳米金属在偏振光中的性质的仿真和分析这两种纳米金属的光学性能的目的。

目前对于纳米金属的研究,大多都集中在自然光下的光学特性的问题,以及在光电的应用上如天线、光纤、传感器的,本文则填补了在偏振光条件下,纳米金属的光学特性的空白。

相比于大尺寸的材料,纳米结构材料在许多领域如能源,传感,和新材料都有其独特的光学吸收特性有着重要的研究和应用。得益于光学纳米加工和研究工具的飞速发展,在纳米尺度上的大量传统材料展现出了新的应用方式。目前对于纳米金属的研究,大多都集中在自然光下的光学特性的问题,以及在光电的应用上如天线、光纤、传感器的,本文则填补了在偏振光条件下,纳米金属的光学特性的空白。相比于大尺寸的材料,纳米结构材料在许多领域如能源,传感,和新材料都有其独特的光学吸收特性有着重要的研究和应用。得益于光学纳米加工和研究工具的飞速发展,在纳米尺度上的大量传统材料展现出了新的应用方式。

mie的理论之所以能沿用至今,是因为它是唯一能对麦克斯韦方程用十分严格谨慎的数学方法进行的解析求解的方法。而且它也是检验其他各种新发展的理论基础的数值方法研究是否合理的极其重要的标准,被广泛的应用于科学实验中。在科学原则上,mie理论在解决类似于球型粒子与光之间的相互作用问题的时候,只需要知道粒子的尺寸,还有相应的介电常数,还要有周围介质的介电系数和其消光的系数就可以非常直观的进行计算和演绎。

在研究偏振光的光学特性时,目前主要的纳米研究项目是纳米金属离子,因为纳米金属材料是很重要的,它被广泛的地应用到许多新的传感器,或者一些纳米电子学光子装置,例如像表面增强光谱的研究,宏观上看,也在许多生物医学纳米技术的很多领域发挥着极其重要的作用。科学家们已经开始非常深入的研究纳米的光学特性产生的影响。这是本文中,我们使用纳米金颗粒和银纳米颗粒两种纳米金属在偏振光中的性质的仿真和分析这两种纳米金属的光学性能的目的。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

设置1/4的纳米金球为基础,以金球为核心,外有空气层和完美匹配层来作限定条件,通过求解maxwell方程组并考虑到边界条件,mie分别求得介质球内电场及球外的散射场。按散射、折射、介电常数以及趋肤效应的物理定义,最终得到球状粒子的散射、折射、介电常数以及趋肤效应等线性光学性质。

拟采用的技术方案及措施:

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,查阅偏振光特性的相关知识以及matlab的基本使用方法。确定方案,完成开题报告。

第4-8周:明确偏振光特性理论,完成纳米金属介质中的偏振光特性理论建模。

第9-13周:完成纳米金属介质中的偏振光特性理论仿真,给出仿真结果和分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 刘耀琴. monte carlo模拟研究偏振光在各种介质中的传播及光学相干断层成像[d]. 北京:北京化工大学, 2011.

[2] 赵娟莹, 邓冬梅, 张泽, 等. 自加速类贝塞尔-厄米-高斯光束的理论和实验研究[j]. 物理学报, 2014, 81(4): 163-170.

[3] 邓冬梅. 激光光束传输及超短脉冲光束传输的理论研究[d]. 广州:华南师范大学, 2003.

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