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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

金属纳米结构特性使表面等离激元结构色拥有诸多的优势：

1) 只需要改变材料的结构参数，同一材料可以产生出不同的颜色，这极大地简化了不同颜色单元的制造过程。

2) 得益于金属纳米材料稳定的化学性质，表面等离激元结构色不像传统的涂料或染料会发生光致褪色，稳定性好，从而可以应用在高强度持续照明系统中。

2. 研究的基本内容

spps的激发：由于spps的波矢量大于光波的波矢量，或者说spps的动量与入射光子的动量不匹配，所以不可能直接用光波激发出表面等离子体波。为了激励表面等离子体波,需要引入一些特殊的结构达到波矢匹配，常用的结构有以下几种：(1)采用棱镜耦合，比较常用的有otto方式和kretschmann方式； (2)采用波导结构；(3)采用衍射光栅耦合； (4)采用强聚焦光束；(5)采用近场激发。

仿真方法：时域有限差分法（finite difference time domain，fdtd）：fdtd 方法是把 maxwell 方程式在时间和空间领域上进行差分模拟，利用蛙跳式（leaf flog algorithm）空间领域内的电场和磁场进行交替计算，电磁场的变化通过时间领域上更新来模仿。优点是能够直接模拟场的分布，精度比较高，是目前使用较多的数值模拟方法之一。

本文使用fdtd进行仿真，研究金属纳米结构的不同参数的变化，如横向尺寸、高度和不同图形对于反射率的影响，探究对光进行减色后所形成的不同颜色。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

在前期进行准备工作，寻找相关的参考文献，翻译并且阅读。中期学习fdtd，进行建模与仿真，遇到相关的问题联系老师寻找方法解决。最后再完成论文的撰写与ppt的制作。

速度安排：

4. 参考文献

1. 表面等离激元结构色研究进展王嘉星，范庆斌，张 辉，徐 挺南京大学固体微结构物理国家重点实验室；南京大学现代工程与应用科学学院，南京 210093
2. All-metal nanostructured substrates as subtractive color reflectors with near-perfect absorptanceRay J. H. Ng, 1,2 Xiao Ming Goh, 1 and Joel K. W. Yang 1,2,*1 Institute of Materials Research and Engineering, A*STAR (Agency for Science, Technology and Research), 3Research Link, Singapore 117602, Singapore2 Singapore University of Technology and Design, 8 Somapah Road, 487372, Singapore* joel_yang@sutd.edu.sg
3. All-Dielectric Full-Color Printing with TiO 2 MetasurfacesShang Sun, Zhenxing Zhou, Chen Zhang, Yisheng Gao, Zonghui Duan, Shumin Xiao,*and Qinghai Song*State Key Laboratory on Tunable laser Technology, Ministry of Industry and Information Technology Key Lab of Micro-NanoOptoelectronic Information System, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen 518055, ChinaCollaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China