新型金屬-類光子晶體混合波導及其基礎(chǔ)集成器件的研究的開題報告

新型金屬—類光子晶體混合波導及其基礎(chǔ)集成器件的研究的開題報告一、研究背景及意義光子晶體混合波導是一種基于光子晶體結(jié)構(gòu)的波導，可以實現(xiàn)低損耗、小尺寸、高靈敏度的光學器件。近年來，隨著納米加工技術(shù)的進步和人們對于光通信、生物成像等領(lǐng)域需求的增加，光子晶體混合波導得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。傳統(tǒng)的光子晶體混合波導主要采用的是有機或者無機材料，這些材料存在著一定的缺陷，如光耦合效率不高、損耗大等問題。而新型金屬—類光子晶體則具有良好的光耦合效率、低損耗等優(yōu)點，是近年來發(fā)展迅速的一種光子晶體材料。因此，我們需要對新型金屬—類光子晶體的性質(zhì)和應(yīng)用進行深入的研究。二、研究內(nèi)容本研究主要基于新型金屬—類光子晶體，研究光子晶體混合波導的基本性質(zhì)及其與其它器件的集成應(yīng)用。具體研究內(nèi)容如下：1.新型金屬—類光子晶體的基本性質(zhì)研究，包括材料的結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)等。2.光子晶體混合波導的設(shè)計和仿真，開展數(shù)值模擬研究，優(yōu)化波導結(jié)構(gòu)。3.利用實驗方法，測量新型金屬—類光子晶體混合波導的光耦合效率、傳輸損耗等性能參數(shù)。4.實現(xiàn)新型金屬—類光子晶體混合波導與其它器件的集成，并進行應(yīng)用研究，如傅里葉變換光譜儀、傳感器等。三、研究方法本研究主要采用的是理論計算、數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法。具體方法如下：1.利用計算機程序（如COMSOLMultiphysics等）對光子晶體混合波導進行數(shù)值模擬，優(yōu)化波導結(jié)構(gòu)，得到波導的光學性能參數(shù)。2.利用激光器、光譜儀等實驗設(shè)備，對新型金屬—類光子晶體混合波導進行真實場景下的實驗測量。3.基于測量結(jié)果，分析波導的性能指標，并進行器件的光耦合設(shè)計和應(yīng)用研究。四、研究預(yù)期成果本研究主要是針對新型金屬—類光子晶體混合波導及其基礎(chǔ)集成器件進行開發(fā)和研究，預(yù)期可以獲得以下成果：1.新型金屬—類光子晶體的基本性質(zhì)和光學性質(zhì)研究成果。2.光子晶體混合波導的設(shè)計和優(yōu)化方案，以及波導的光學性能參數(shù)。3.新型金屬—類光子晶體混合波導的實驗測量及分析結(jié)果。4.基礎(chǔ)集成器件的設(shè)計和應(yīng)用研究成果，包括傅里葉變換光譜儀、傳感器等。五、研究進度安排本研究預(yù)計3年時間完成，進度安排如下：第一年：新型金屬—類光子晶體混合波導的數(shù)值模擬研究和設(shè)計，搭建實驗設(shè)備，進行實驗測量。第二年：基于實驗測量結(jié)果，分析波導的性能指標，進一步優(yōu)化波導的設(shè)計，設(shè)計器件的光耦合方案，開展應(yīng)用研究。第三年：深化應(yīng)用研究，總結(jié)成果，進行學術(shù)論文的撰寫和成果的宣傳和轉(zhuǎn)化。六、研究的意義和價值本研究主要是針對新型金屬—類光子晶體混合波導及其基礎(chǔ)集成器件的研究，實現(xiàn)了新型材料與器件的結(jié)合，拓寬了光子晶體材料的應(yīng)