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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

伴随着科学技术的迅速发展,与超材料领域相关的研究发现吸引了众多科研工作者的强烈兴趣，超材料这个词是在21世纪出现在物理学邻域的新学术词汇，这个新词汇来自于他的英文名称 metamaterial,又称为特异材料,其意义是“具有自然界材料中不具备的物理特性的人工复合材料或者人工复合结构”，通俗理解为超越自然材料的一种特殊材料。目前由超材料发展出来的“左手材料”被广泛应用于“隐身技术”。由于超材料的物理特性是由人工结构决定而不是由材料的本身特性所决定的。因此超材料的发现及使用为物理界提供了全新的设计概念。

但是,由于大部分设计的超材料结构都属于金属共振的结构,所以对于设计的结构的吸收消耗是没有办法避免的，并且这种吸收消耗会降低结构的吸收性能。之后人们提出了很多方法来降低这种损失消耗。比如设置一些特定的结构，如本文的金属-介质-金属的三层结构,通过这种结构我们可以发现吸收有效明显地增加。因此在最近几年关于超材料完美吸收器的研究也引起了大家的广泛关注。目前应用较多的数值仿真软件有comsol，multiphysics,hfss,fdtd等。在这些数值仿真软件中,fdtd的应用最为广泛,这是由于其具有精准的计算结果、直观的工作界面和易于掌握的操作流程。 fdtd实际上是一款基于时域有限差分法为手段求解光在微纳结构中麦克斯韦方程组的数值仿真软件。该数值仿真软件计算功能强大,不仅可以模拟仿真紫外光、可见光、近红外光、远红外光、太赫弦波乃至微波与具有微纳复杂共振结构的相互作用,而且还可用于分析光与微纳结构相互作用后形成新颖物理特性的共振机理、性能调控等。

众所周知，各类光电器件的构造与制作都是一项非常短杂和昂贵的过程,因此在不清楚所设想的光电器件是否可用的情况下,不可能也没必要对每一构思的光电器件进行构造,在器件构造前需要进行大量的数量仿真研究来获得最优化的物理或共振性能。在获取最优化的共振性能后,方可进行下一步的实验构造与测试工作,因而可以说,对光电器件的性能仿真研究是器件设计的一个必要条件,鉴于fdtd数值仿真软件各方面的优越性能,如强大的数值仿真计算能力、直观的操作界面和易于掌据的操作流程，它广证应用于光电器件的优化设计方面。

2. 研究的基本内容

本论文是基于FDTD的仿真软件计算理论研究与设计超宽带滤波器, 利用超材料等离子的局域特性实现把光有效地限制在较窄的介质层间隙，合理设计并优化结构参数，实现光在介质层的完美吸收。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018.12-2019.01完成毕业设计任务书；

2019.01-2019.02确定系统整体方案，完成范例模型，对模型进行试验和设计；

2019.02-2019.03完成完美吸收经典论文整理，；

4. 参考文献

1. 张喆，柳倩，祁志美.基于金银合金薄膜的近红外表面等离子体共振传感器研究[j].物理学报，2013，,62（6）：81-86.

2. 唐文彦.传感器[m]哈尔滨工业大学，机械工业出版社，2014.

3. 官雪辉，陈鹏，刘海文，蔡鹏.超带宽滤波器的研究现状与进展[j].华东交通大学学报，2011,28（1）：7-14.

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