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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

亚波长光栅是一种光栅的周期小于入射光的波长的光栅，亚波长光栅具有特殊的偏振衍射特性，可以实现偏振、分束、增透、高反、窄带滤波等一系列功能。它的反射率、透射率、偏振特性和光谱特性等都显示出与常规衍射光学元件截然不同的特征，因而具有更大的应用潜力。到目前为止，其主要用作抗反射表面、偏振器件、窄带滤波器和位相板等。一般的亚波长抗反射微结构是一种浮雕结构的亚波长光栅。通过调节光栅的材料，沟槽深度、占空比和周期等结构参数可以使光栅具备近乎零反射率。本课题主要研究双共振光栅及其异常光学性质，以及其传感应用，尤其是在生物传感器领域局域重要的研究意义。

国内外研究现状

20世纪60年代有法国科学家Mdrechal和Petit等创立了严格光栅理论，并发展了积分法和微分法两种光栅计算方法，为光栅的繁荣与发展奠定了坚实的基础。20世纪70-90年代涌现出了模式法、耦合波法、傅里叶模态法、坐标变换法等理论。其中以耦合波法最具代表。耦合波法是将电磁场按衍射级次展开进行研究。得益于这种方法，亚波长光栅得到很大发展。目前，亚波长一维和二维光栅结构发展已相对成熟，且已得到广泛的应用。而准周期和连续结构的光栅还处在摸索阶段。多维结构光栅制作复杂，但其各方面的性能都要比一维结构光栅优越，将具有更加广泛的应用和良好的发展前景。

2. 研究的基本内容

本论文对亚波长光栅进行了简绍，对其应用进行了阐述，并且采用了严格耦合波理论和时域有限差分法对亚波长光栅进行了研究。并在此基础上设计了一种双共振光栅，并且从各个方面讨论了其作为生物光学传感器的可能性。

首先是综述。我们首先对亚波长光栅的发展进行了介绍，并且引出了亚波长光栅的概念，然后介绍了亚波长光栅的几项应用。接下来是介绍理论研究方法。我们介绍了两种亚波长光栅的研究方法，包括时域有限差分法和严格耦合波理论法，并阐述了严格耦合波理论的求解过程。然后对模拟软件Rsoft进行了简要的介绍。最后是设计双共振光栅，并从各个方面探讨其性质、干扰因素、误差来源等情况，并讨论了其生物传感方面的应用。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

根据严格耦合波分析（rcwa）理论，采用rsoft软件设计制造出双光栅，通过软件的模拟与仿真，确定光栅的结构与性质，并讨论其在传感方面的应用。

4. 参考文献

【1】高洁.二维亚波长光栅严格耦合波分析理论的研究[j].牡丹江教育学院学报，2009,6:57-59.

【2】蔡二飞.光通信波段亚波长光栅偏振器的设计与分析.北京邮电大学[j]，2013,1:4-10.

【3】galina nemova. fiber-bragg-grating-assisted surface plasmon-polariton sensor[n].optics letters.2006-7-15(14)