1. 本选题研究的目的及意义
表面等离子体共振（SurfacePlasmonResonance，SPR）是一种光学现象，当入射光以特定角度照射在金属与介质界面时，金属表面的自由电子发生集体振荡，形成表面等离子体波，该现象会导致特定波长的光被强烈吸收，形成共振峰。
SPR技术作为一种高灵敏度、无标记的检测技术，在生物医学、环境监测、食品安全等领域有着广泛的应用前景。
光纤SPR传感器利用光纤作为传输介质，将SPR技术与光纤传感技术相结合，具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、可实现远程监测等优点，近年来备受关注。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来，SPR传感技术因其高灵敏度、无需标记等优点，成为生物传感领域的研究热点，而光纤SPR传感器因其体积小巧、易于集成等优势，在环境监测、生物医学等领域展现出巨大的应用潜力。
国内外学者对光纤SPR传感器的研究主要集中在以下几个方面：
1.传感器结构设计：为了提高传感器的灵敏度和检测范围，研究者们不断探索新的光纤SPR传感器结构，例如多模干涉型、偏振干涉型、锥形光纤型等。
2.传感材料优化：传感材料的选择直接影响着传感器的性能。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本课题主要内容包括以下几个方面：
1.光纤SPR折射率传感器的基本原理：深入研究表面等离子体共振现象、光纤SPR传感器的结构和工作原理，分析影响传感器性能的关键因素，为后续的仿真和实验研究奠定理论基础。
2.FDTD仿真模型的建立：利用FDTD软件建立光纤SPR传感器的三维仿真模型，模拟光在传感器结构中的传播过程，并分析不同结构参数对传感器性能的影响。
3.传感器性能仿真与优化：通过FDTD仿真，研究不同光纤直径、金属薄膜厚度、传感区域长度等参数对传感器灵敏度、分辨率、线性度等性能指标的影响，并通过参数优化，获得最佳的传感器结构。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.理论分析阶段：深入学习和研究表面等离子体共振（SPR）的基本原理、光纤SPR传感器的结构和工作原理，以及时域有限差分法（FDTD）的基本理论和算法，为后续的仿真和实验研究奠定理论基础。
2.数值仿真阶段：利用FDTD仿真软件（例如LumericalFDTDSolutions、COMSOL等）建立光纤SPR传感器的三维仿真模型，模拟光在传感器结构中的传播过程。
通过改变光纤直径、金属薄膜厚度、传感区域长度等参数，研究不同结构参数对传感器性能的影响，并根据仿真结果优化传感器结构，获得最佳的性能参数。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.基于FDTD方法优化光纤SPR传感器结构：利用FDTD方法精确模拟光在复杂结构中的传播特性，优化光纤SPR传感器的结构参数，例如光纤直径、金属薄膜厚度、传感区域长度等，以提高传感器的灵敏度、分辨率等性能指标。
2.探索新型等离子体材料在光纤SPR传感器中的应用：研究新型等离子体材料，如二维材料、金属氧化物等，在光纤SPR传感器中的应用，以提高传感器的稳定性和抗干扰能力。
3.开发高性能光纤SPR折射率传感器：结合结构优化和材料改进，开发高性能光纤SPR折射率传感器，并探索其在生物医学、环境监测等领域的应用，例如生物分子检测、水质监测等。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 刘彬,王亚,丁胜,等.基于FDTD方法的亚波长光栅偏振分束器设计[J].光子学报,2021,50(11):130-137.
[2] 张亚涛,陈烽,李飞,等.基于FDTD算法的表面等离子体共振传感器研究[J].传感器与微系统,2020,39(10):150-153.
[3] 魏晓玲,王丽萍,郑继红.基于FDTD的亚波长金属光栅偏振特性研究[J].光电工程,2019,46(01):177-182.
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