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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

不管是对宏观世界太空的研究，还是对于微观世界的探索，科学家总是没有停止脚步。当人们在微观世界的认识到达微米甚至纳米数量级的时候，人们终于可以更加明确地观察到肉眼所无法看到的东西。这就诞生了纳米技术，纳米技术与其他技术的结合更是成为了当下的热 门话题，尤其是与光学的结合衍生出了现在的纳米光学。

纳米光学在光刻、光学显微成像以及生物医药方面有着很重要的应用，但是这中间有一个很重要的问题就是要突破衍射极限，简单点来说就是无法获得很高的分辨率，是这些应用不能达到很理想的状态，这是一个一直困扰着研究者的问题，但是经过人们多年的研究终于找到了解决它的方法。这个方法并不是很难，只是一个小小的纳米微球透镜，研究发现这种纳米微球透镜能够聚焦并且能够突破衍射极限，而且使用起来比较方便、直接、快速。

研究人员表明，当微球透镜的尺寸和入射光波长是一个数量级别的时候，经过平面波入射之后会在微球透镜的背光部分出现photonic nanojet的景象，photonic nanojet是一个比入射光波长小点的聚焦斑点，聚焦斑点有两倍波长那么深。它和一般透镜产生的聚焦焦斑非常的类似，然而这种焦斑生成的原理却并不和一般透镜的焦斑相同。这种基于纳米光束流的新型光学操控系统称为pnjs。聚焦焦斑在形成的过程中，受到入射光波的外部因素以及微球透镜的内部因素的影响，包括微球透镜的折射率以及微球透镜的半径大小，聚焦焦斑的长度大小以及强度强弱都会有相应的变化，

2. 研究的基本内容

本次仿真主要研究的是微球透镜的聚光特性，查看微球透镜在纳米光束的照射下在阴影部分出现的聚焦焦斑，计算焦斑延伸的长度。通过改变微球透镜的折射率，微球透镜的半径的大小，微球透镜外部的环境折射率，微球透镜的结构，双层微球的内球半径的大小，来计算焦斑延伸的长短。找出上面的影响因素与聚焦焦斑之间的关系，来求得更长的延伸。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

这次仿真所采用的软件是fdtd solutions。仿真的具体步骤主要分为五个部分。第一部分是保持入射波波长、微球透镜的半径、环境折射率不变的情况下,改变微球透镜的折射率来查看聚焦焦斑的延伸长度；第二部分是保持入射波波长、微球透镜的折射率、环境折射率不变的情况下，改变微球透镜的半径的大小来查看聚焦焦斑的延伸长度；第三部分是保持入射光波波长、微球透镜的半径以及折射率，改变环境折射率来查看聚焦焦斑的延伸长度；第四部分是改变微球透镜的结构，变成双层微球来查看焦斑的延伸长度；第五部分是在双层微球的情况下，只改变内球的半径来查看聚焦焦斑的延伸长度。

现在先进行软件的仿真，然后对数据图片进行整理，将数据进行计算比对分析，然后得出影响因素对焦斑延伸的影响，得出微球透镜的聚光特性，最后完成论文的写作。

预期效果是通过软件的仿真，得到不同影响因素对焦斑延伸长度的关系。

4. 参考文献

[1]曹玲玲.微球透镜超分辨成像的特性研究[d].南京：南京师范大学.2015.

[2]郭立萍,黄惠杰,王向朝光学光刻中的离轴照明技术[j].激光杂志2005(01).

[3]王振林表面等离激元研究进展物理学进展[j].物理学近战,2009,29(3).