金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)的DDA及FDTD模擬.pdf

1、納米光子學(xué)研究納米尺度上光的行為，由于在光電子器件、信息光學(xué)、生物光子學(xué)、新型材料等方面具有巨大的應(yīng)用前景，其已經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)重要和熱門的研究領(lǐng)域。隨著先進(jìn)制備、表征技術(shù)的不斷發(fā)展和運(yùn)算能力的持續(xù)提升，納米光子學(xué)將得到更加快速的發(fā)展。與此同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)金屬納米結(jié)構(gòu)在這個(gè)領(lǐng)域中占據(jù)著極其關(guān)鍵的位置。金屬納米結(jié)構(gòu)之中可以激發(fā)出一種特殊的模式一表面等離子體激元，其局域特性和近場增強(qiáng)效應(yīng)可以在很多方面發(fā)揮無法替代的作用。近十年來，研究分析金屬納

2、米結(jié)構(gòu)納米光子學(xué)特性的各個(gè)方向逐漸形成一個(gè)系統(tǒng)的體系，并可獨(dú)立成一個(gè)稱為表面等離子體激元光子學(xué)的分支。
　　 值得考慮的是，即使當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中制備納米結(jié)構(gòu)的成本不斷下降，準(zhǔn)確高效的數(shù)值模擬方法仍然有著積極的意義。精確的模擬結(jié)果可以很好地指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，大大節(jié)約時(shí)間和材料成本。我們可以對(duì)一些實(shí)驗(yàn)上還無法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)首先進(jìn)行理論上的探索，構(gòu)建合適的模型進(jìn)行計(jì)算，從而促進(jìn)對(duì)未知領(lǐng)域的認(rèn)知。
　　 本文首先對(duì)納米光子學(xué)和金屬納米結(jié)構(gòu)的

3、概念和研究現(xiàn)狀做一個(gè)總結(jié)，包括理論發(fā)展、應(yīng)用前景和幾個(gè)研究方向的主要內(nèi)容。然后給出兩種數(shù)值方法-離散偶極子近似方法和時(shí)域有限差分方法的概念、基本原理、算法特點(diǎn)和一些值得注意的問題，并對(duì)不同的方法進(jìn)行了簡單的比較。
　　 后兩章作為本論文的主要部分，分別介紹了實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)值方法的軟件DDSCAT和FDTD Solutions的應(yīng)用，提供了具體計(jì)算的大致操作步驟和自己在使用中所遇到問題的解決方案和積累的一些經(jīng)驗(yàn)。我們根據(jù)這兩個(gè)軟件各自