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1. 研究目的与意义（文献综述）
近二十年来，随着对于军事国防、大气监测、环境保护、食品健康以及卫生安全等领域广泛检测的需求，各种声、光、热、力学传感器快速发展。其中基于表面等离子体共振（surface plasmon resonance，spr）原理的传感器是一种灵敏度高，实时性好，分辨率高等众多优势的传感器，因而广泛的被使用在生物、化学和环境领域。
通常作为激发 spr 效应的结构主要包括棱镜型、光波导型、金属光栅型等光学器件，而作为研究最早、最深入的基于棱镜型的 spr 传感器方向，现已获得了商业化应用。但是传统棱镜型传感系统也有一些不可避免的缺点，如装置复杂、制造成本高昂、无法进行实时检测等。而光纤传感器因其具有结构简单且体积小、造价便宜、可进行实时动态检测、利于分布式部署且快速灵敏等许多新的检测特点和优势正好可以有效弥补传统棱镜型传感系统上述缺点。因此，由于将光纤传感技术与 spr检测技术有机地结合到一起而制备的基于光纤表面等离子体共振传感器逐渐成为研究的热点，它不但具备上述 spr检测技术的快速、灵敏、无需标记、检测样品用量少等检测特点，同时还具备光纤传感器的所有优点。
在光纤上引入微结构，是光纤spr主要传感结构。光纤结构改变是主要的微结构引入方式，主要包括锥形光纤、侧面磨抛光纤、端面磨抛光纤等。基于侧面磨抛光纤在结合金属衍射光栅结构相较于其他光纤spr传感器，具有传输波导光在通讯波段，可以采用分布式结构，制造简单等优势。
2. 研究的基本内容与方案
设计的基本内容：本研究工作首先通过理论模拟设计实现光纤侧面纳米光栅表面等离子体结构中对于表面等离子体的激发，其次设计光纤侧面纳米光栅表面等离子体结构并计算出光纤的透射率，探讨结构各个参数如占空比、光栅周期、金属厚度、传感去长度对于透射率的影响，最终提出一种传感方案并证明可行性，并估算灵敏度、动态范围等必要参数。
设计完成的主要任务：
（1）阅读文献，掌握spr波矢匹配理论、模式耦合效率的算法、本征模式分析、波束包络法、时域/频域的有限差分/有限元法、简单的光学能带理论；
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文文献翻译，明确研究内容，了解有限差分、有限元的基本常识，熟悉本征模式理论、传输矩阵法、spr与lspr理论。完成开题报告。
第4-7周：掌握comsol软件操作，熟悉光仿真相关的求解器，建立初步仿真模型，然后根据需求选用其他算法和软件进行分析，减小计算时间；
第8-13周：计算得到两种传感单元的反射/透射光谱，估算灵敏度、动态范围，为实验提供理论参考。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] peng s t , tamir t , bertoni h l . theory of periodic dielect waveguides[j]. ieee transactions on microwave theory techniques, 1975, 23(1):123-133.
[2] maría-cruz navarrete, natalia díaz-herrera, agustín gonzález-cano, et al. a polarization-independent spr fiber sensor[j]. plasmonics, 2010, 5(1):7-12.
[3] gasior k , martynkien t , urbanczyk w . effect of constructional parameters on the performance of a surface plasmon resonance sensor based on a multimode polymer optical fiber[j]. applied optics, 2014, 53(35):8167.
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