下载文档原格式
分析表面等离子体共振技术的基本原理表面等离子体共振技术（Surface Plasmon Resonance，SPR）是一种用于研究生物分子相互作用的生物传感技术，它基于表面等离子体共振的物理原理，具有高灵敏度、实时监测和无需标记等优点，被广泛应用于生物医学研究、药物筛选和质量控制等领域。
一、表面等离子体共振的物理原理表面等离子体共振是指光波在一种介电常数大于金属的介质（通常是玻璃或金属表面）与金属的界面处发生的等离子体激发。
在这种激发条件下，由于光波没有能量损失，因此能够引起表面电子的共振激发，从而引起透射光强度的变化。
SPR是一种以物理方式研究生物分子间相互作用的技术。
表面等离子体共振技术通常使用SPR仪器来设计，并确定生物分子间相互作用的强度和动力学性质。
这种技术使用及其灵敏的检测方法来区分传感器芯片表面的分子权威生物化学分析，同时为研究人员提供实时的数据。
二、SPR技术的原理SPR技术通过监测生物分子与传感器芯片表面相互作用而进行检测。
SPR技术利用表面等离子体共振现象，即金属表面存在电荷共振吸收作用，当光线垂直射入金属极薄薄膜（约50Å）中，根据金属介电常数的变化引起的反射光的变化，来监测生物分子的结合和解离过程。
SPR技术使用的传感器芯片是由金属薄膜覆盖的玻璃片制成，常见的金属有银(Ag)、铝(Al)等。
当光波垂直入射时，部分能量会与金属表面接触并形成一种表面电磁波，这种电磁波被称为表面等离子体波（Surface Plasmon Wave，SPW）或表面等离子体共振。
当有生物分子特异性结合到传感器芯片表面上时，会引起介电常数的变化，从而改变表面等离子体波的性质，这种变化可以被SPR仪器实时记录并提供动力学参数（关联常数、构象变化、解离常数）来定量分析生物分子间的相互作用。
三、SPR技术的优点和应用SPR技术具有高灵敏度、实时监测和无需标记等优点，被广泛应用于生物医学研究、药物筛选和质量控制等领域。
表面等离子体激元简介表面等离子体激元简介一．表面等离子体激元表面等离子体（Surface Plasmons）的出现提供了一种在纳米尺度下处理光的方式。
表面等离子体通常可以分成两大类——局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance）和表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons）。
局域表面等离子体共振专指电磁波与尺寸远小于波长的金属纳米粒子中的自由电子的相互耦合，这种等离子体只有集体共振行为，不能传播，但可以向四周环境辐射电磁波。
局域表面等离子体共振可以通过光直接照射产生。
表面等离子体激元指的是在金属和电介质分界面上传播的一种元激发Excitations），这种元激发源自电磁波和金属表面自由电子集体共振的相互耦合。
表面等离子体激元以指数衰减的形式束缚在垂直于传播的方向，由于它的传播波矢要大于光在自由空间中的波矢，电磁波被束缚在金属和电介质的分界面而不会向外辐射，也正是因为这种独特的波矢特性，表面等离子体激元的激发需要满足一定的波矢匹配条件。
二．SPPs的激发和仿真方法由于SPSs的波矢量大于光波的波矢量，或者说SPPs的动量与入射光子的动量不匹配，所以不可能直接用光波激发出表面等离子体波。
为了激励表面等离子体波，需要引入一些特殊的结构达到波矢匹配，常用的结构有以下几种：（1）棱镜耦合：棱镜耦合的方式包括两种，一种是Kretschmannt方式；另一种是Otto 方式。
（2）采用波导结构（3）采用衍射光栅耦合（4）采用强聚焦光束（5）采用近场激发。
目前主要的仿真方法有以下三种（1）时域有限差分法(finite difference time domain，FDTD)：FDTD方法是把Maxwell方程式在时间和空间领域上进行差分模拟，利用蛙跳式(leaf flogalgorithm)空间领域内的电场和磁场进行交替计算，电磁场的变化通过时间领域上更新来模仿。
LSPs和PSPs的区别局域表面等离子体（Localized Surface plasmons, LSPs）和传播型表面等离子体（Propagating surface plasmons. PSPs）同属于表面等离子体（SPs）1。
表面等离子体（SP）是存在于金属与电介质截面的自由电子的集体振荡2。
SPR是由于入射激光在特殊波长处局域电磁场增强，物理机制是表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering, SERS）和尖端增强拉曼散射（Tip-enhanced Raman scattering, TERS）。
入射光的电场分量诱导球形金属粒子的表面等离子体共振的原理分析（即图1的解读）3。
当入射光照射到贵金属（如：金、银，见脚注1、3）时，在纳米颗粒表面形成一种振荡电场，纳米颗粒中的自由传导电子在振荡电场的激发下集体振荡，入射光子频率与金属纳米颗粒的自由电子云的集体振动频率相等（入射光波长一定）时，发生局域表面等离子体共振（LSPR）。
亦可解释为入射光在球形颗粒表面产生电场分量，电子的共谐振荡与激发其的振荡电场频率相同时发生共振，诱导产生LSPR 3。
对于LSPs而言，颗粒内外近场区域的场强会被极大增强，原因是：纳米粒子的尺寸远小于入射光波长，使得电子被束缚在纳米粒子周围局域振荡，导致场强增大。
对于PSPs（部分文章中称为：SPPs4，金属与介质界面上的电子集体激发振荡的传播型表面电磁波），其表面等离子激元（即TM模式）如上图所示。
在SPPs 的情况下，沿金属介质界面，等离子体在X和Y方向上传播，在Z方向上衰减，1等离激元学[M]. 东南大学出版社, 2014.2Zhang Z, Xu P, Yang X, et al. Surface plasmon-driven photocatalysis in ambient, aqueous and high-vacuum monitored by SERS and TERS[J]. Journal of Photochemistry & Photobiology C Photochemistry Reviews, 2016, 27:100-112.3邵先坤, 郝勇敢, 刘同宣,等. 基于表面等离子体共振效应的Ag(Au)/半导体纳米复合光催化剂的研究进展[J]. 化工进展, 2016, 35(1):131-137.4王五松, 张利伟, 张冶文. 表面等离子波导及应用[J]. 中国光学, 2015(3):329-339.衰减长度约200nm。
表面等离子体共振的原理一、表面等离子体的原理表面等离子体（Surface Plasmon）是紫外线照射在金属表面上产生的一种特殊的电磁波，也叫做表面等离子体共振，即表面等离子体和表面电场(SPE)的共振结果。
它是由金属表面的电子以及周围介质中的电子，以特殊频率的共振而产生的。
表面等离子体的共振机制具体是这样的：当紫外线照射到金属表面上时，金属表面电子会被激发，而介质中的电子也会受到牵引，把紫外线的能量吸收，并产生表面等离子体波。
此时，介质中的电子和金属表面上的电子会以特定的频率产生共振，从而产生表面等离子体共振效应。
表面等离子体的共振频率受紫外线频率、金属表面尺寸以及介质介电常数等多种因素的影响。
通常情况下，金属表面尺寸比较小，介质介电常数比较大，表面等离子体的频率会比紫外线频率高得多。
当紫外线频率等于表面等离子体的共振频率时，就会发生表面等离子体共振效应。
此时，金属表面就会发出一种微弱的金色闪光。
当金属表面尺寸改变或介质介电常数改变时，共振频率也会随之改变，从而产生不同的表面等离子体共振效应。
当电场发生变化时，表面等离子体和表面电场的共振频率也会有所变化，从而改变表面等离子体共振所产生的电磁波形状。
表面等离子体共振是一个非常重要的物理现象，它可以用来检测物质的存在，传感或测量物质的特性。
它也可以用来提高紫外线的分辨率，从而提高紫外光谱的精确度。
表面等离子体共振也在生物学和化学等多个领域中被广泛应用，例如用于研究病毒和细胞表面的表面等离子体共振成像（SPR Imaging）技术，以及用于病原体和抗原检测的表面等离子体共振耦合分析（SPR-MSD）技术。
总之，表面等离子体共振是一种具有重要意义的现象，它的许多应用对我们的研究和生活都有着重大的意义。
表面等离子体共振
表面等离子体共振是一种在纳米尺度下的表面增强光谱学技术，在化学、生物、物理等领域中具有重要的应用价值。
表面等离子体共振通过激发金属纳米结构表面的等离子体共振激元，实现对吸附在金属表面或与金属表面相互作用的样品进行高灵敏度的光谱检测。
我们知道，等离子体共振是指金属或其他导体中的自由电子在外界电场作用下
的振荡现象。
当这种振荡发生在金属纳米结构的表面时，就形成了表面等离子体共振。
之所以称为“表面”，是因为这种共振只发生在金属表面附近几十到几百纳米的
范围内，具有高度局域的特点。
在表面等离子体共振技术中，研究人员通常利用纳米结构的阵列、膜、颗粒等
作为表面等离子体共振的基底。
这些纳米结构的形状、尺寸和材料可以被精心设计，以调控其共振特性，从而实现对不同样品的选择性检测和分析。
通过表面等离子体共振技术，科研人员可以实现对生物分子、药物、化学物质
等样品的高灵敏度检测，甚至可以实现单分子检测。
表面等离子体共振在生物传感、化学分析、光电器件等领域具有广泛的应用前景，为科学研究和工业技术的发展带来了新的机遇。
总的来说，表面等离子体共振作为一种重要的纳米技术手段，具有丰富的理论
基础和广泛的实际应用。
随着纳米科技的不断进步，表面等离子体共振技术在材料科学、化学分析、生命科学等领域中将发挥越来越重要的作用，为人类社会的进步和发展做出更多贡献。
表面等离子体（surface plasmons，SPs）是一种电磁表面波，它在表面处场强最大，在垂直于界面方向是指数衰减场，它能够被电子也能被光波激发。
表面等离子体是目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向，它受到了包括物理学家，化学家材料学家，生物学家等多个领域人士的极大的关注。
随着纳米技术的发展，表面等离子体被广泛研究用于光子学，数据存储，显微镜，太阳能电池和生物传感等方面。
科学历史1902年，R. W. Wood在实验中发现了金属光栅的衍射异常现象[1]，在正常的衍射角分布谱中出现了新的衍射峰（谷），1907年Rayleigh在他的衍射理论中尝试解释这一现象[2]，但是直到1941年U. Fano [3]才成功地将这一现象和先前1899-1909年由Zenneck和Sommerfeld提出的电磁表面波(electromagnetic surface wave)的理论[4-5]联系起来。
衍射谱的峰(谷)实际上衍射模式和金属表面的表面等离激元耦合过后的结果。
在特定的衍射角度，当满足波矢匹配(也即光的动量守恒)条件时，光能量可以与表面等离激元能量互相转换，衍射谱图中也就相应的出现峰或谷。
R. H. Ritchie注意到，当高能电子通过金属薄膜时，不仅在等离激元频率处有能量损失，在更低频率处也有能量损失峰，并认为这与金属薄膜的界面有关。
1959年，C. J. Powell和J. B. Swan通过实验证实了R. H. Ritchie的理论。
1960年，E. A. Stren和R. A. Farrel研究了此种模式产生共振的条件并首次提出了表面等离激元（SurfacePlasmon，SP）的概念。
在纳米技术成熟之后，表面等离子体受到了人们极大的关注，从20世纪90年代起成为研究的热点。
它已经被应用于包括生物化学传感，光电子集成器件多个领域。
基本原理表面等离子体（Surface Plasmons，SPs）是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波。
表面等离子体什么是表面等离子体？表面等离子体（Surface Plasmas）是一种物理现象，指的是当电磁波与导体表面相互作用时，激发出的电子和离子共振行为。
这种共振行为导致了电荷分布的集体振动，形成了一种新的等离子体态气体。
表面等离子体在光学、电磁学、光电子学等领域具有重要应用价值。
表面等离子体的产生方式表面等离子体的产生方式有多种，常见的有以下几种方式：光激发表面等离子体当光束垂直入射到金属表面时，光与金属表面的电子发生相互作用，从而激发起表面等离子体。
这是表面等离子体最常见的产生方式。
声激发表面等离子体声激发表面等离子体是指通过声波与金属表面相互作用，使得金属表面的电子激发起等离子体。
这种方式在材料科学领域有着广泛的应用。
电子束激发表面等离子体利用电子束的能量将金属表面的电子从其原位激发出来，产生表面等离子体。
这种方式常用于表面改性和薄膜生长等领域。
离子轰击激发表面等离子体通过离子轰击金属表面，将金属表面的电子激发起等离子体。
这种方式常用于表面修饰和薄膜生长等领域。
表面等离子体的应用表面等离子体在多个领域中都有广泛的应用，以下是其中几个重要的应用领域：表面等离子体共振表面等离子体共振是指当表面等离子体与外界电磁波发生相互作用时，会产生共振现象。
利用该现象，可以实现高灵敏度的传感器、纳米光学器件等的设计与制备。
表面等离子体增强拉曼散射表面等离子体增强拉曼散射是将分子光谱与表面等离子体相结合，通过表面等离子体的共振放大效应，提高了拉曼散射信号的强度，使得分子结构的检测更加灵敏和准确。
表面等离子体激光增强表面等离子体激光增强是将激光与表面等离子体相互作用，通过表面等离子体的共振放大效应，增强激光功率密度，从而实现更高的激光效果，例如激光切割、激光打印等。
表面等离子体传感技术利用表面等离子体在电磁波与金属表面相互作用时的共振现象，可以设计和制备高灵敏度、高选择性的传感器。
例如，通过合适的金属纳米结构，可以实现对特定气体、化学物质或生物分子的检测。
表面等离子体光子学的应用研究表面等离子体光子学是一门研究表面等离子体的性质和应用的学科。
它在光学领域中具有广泛的应用，如传感器、催化剂、光子晶体等。
本文将讨论表面等离子体光子学的应用研究，并重点关注其在光子晶体中的应用。
首先，我们来了解一下表面等离子体是什么。
表面等离子体是一种在金属或半导体表面上产生的等离子体形态，其产生的原因是光子与场激发振荡介质中的电子形成共振耦合，从而导致电子在表面的集体激发。
这种等离子体激发引起了电磁波和表面等离子体波的耦合，产生了一系列独特的光学性质。
表面等离子体光子学的一个重要应用是传感技术。
利用表面等离子体波的敏感性和高分辨率，可以实现高灵敏度、高选择性的传感器。
例如，将金属纳米颗粒修饰在传感器表面，当环境中的目标物质与金属表面发生相互作用时，表面等离子体波的共振频率和衰减特性将发生变化。
通过监测这些变化，可以实现对目标物质的高灵敏度检测。
这种传感技术在生物医学领域特别有潜力，可以应用于早期疾病诊断、环境污染监测等领域。
另一个重要的应用领域是催化剂研究。
催化剂在化学反应中起到重要的作用，而其性能往往受到表面等离子体效应的影响。
利用表面等离子体光子学的方法，可以研究催化剂表面等离子体的形成和演化过程，以及表面长程电场分布和局域电场增强效应等。
这些研究有助于深入理解催化剂的活性中心和反应机理，为设计和改进催化剂提供指导。
此外，表面等离子体光子学还在光子晶体中得到广泛应用。
光子晶体是一种具有周期性的介质结构，可以通过调控其周期性结构来控制光子的传播和相互作用。
利用表面等离子体波的特性，可以实现对光子晶体的增强和调控。
例如，将金属纳米颗粒嵌入光子晶体中，可以利用表面等离子体波与光子晶体的耦合效应，提高光子晶体的光学性能。
这种增强效应在光电子器件中具有重要意义，可以用于太阳能电池、光通信等领域。
总之，表面等离子体光子学是一门充满潜力的学科，具有广泛的应用前景。
在传感技术、催化剂研究和光子晶体中，表面等离子体光子学都发挥着重要的作用。
光电物理学中的表面等离子体共振光电物理学是物理学的一个分支，研究光与物质之间的相互作用。
表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，简称SPR）则是光电物理学中的一个重要研究领域，用于为生物分子学、化学传感器以及纳米光学等方面提供有价值的数据。
1. 表面等离子体共振的原理表面等离子体共振是一种基于光学现象的测量方法，在该方法中，通过观察薄膜表面的反射或透射光的强度和频率的变化来研究物质表面的化学和物理性质。
表面等离子体共振原理的核心是表面等离子体波（surface plasmon wave，SPW）的存在，这是一种在固体和液体界面上的电子波。
当SPW与来自光源的光波交互作用时，会出现共振现象，这一现象极为敏感，可用于检测很小量的生物分子或化学物质。
2. 表面等离子体共振的应用在生物分子学中，表面等离子体共振可以通过分析薄膜上的生物分子与分子间相互作用时产生的共振现象来研究这些分子之间的互动。
这种方法通过分析分子在薄膜表面的光学特性，可以帮助科学家们更好地理解生物分子的结构、构象和相互作用。
在化学传感器方面，表面等离子体共振可以用于检测试样中的小分子化合物，如药物、化学物质、毒素等。
它是一种便捷、快速和高度灵敏的技术方法，可用于分析药物分子的互动、监测环境污染物或废水中的化学物质等。
在纳米光学领域中，表面等离子体共振可以用于制造纳米光学器件，如表面等离子体共振衍射你（surface plasmon resonance diffraction grating）和聚焦的表面等离子体共振谐振器。
这些器件可用于提高光学成像的分辨率、改善激光的成像和显色度，以及在热力学、物理学和化学方面进行纳米级别的研究。
3. 表面等离子体共振的优缺点表面等离子体共振是一种优异的技术方法，有多个优点，如：高灵敏度：能够测量超低浓度、微弱派生和低分子质量的物质。
实时测量：不需要对样品做任何处理或标记就能实时测量分子之间的相互作用。
表面等离子体【正文】表面等离子体表面等离子体是一种在表面上产生的等离子体，具有广泛的应用前景。
它通过激发材料表面的原子或分子，使其电离成为带正电荷和带负电荷的离子，并通过激活动态、增强表面活性，具有增效降能、改善材料性能等优势。
本文将介绍表面等离子体的定义、形成机制以及在化学、物理等领域的应用。
一、表面等离子体的定义表面等离子体是指在材料表面局部形成的离子化状态，其电子和离子在表面区域的行为具有等离子体特征。
与常规等离子体相比，表面等离子体的尺度更小，一般在纳米尺度。
表面等离子体可以通过多种方式产生，例如激光、电磁场、等离子体处理等。
二、表面等离子体的形成机制表面等离子体的形成机制可分为激发和离子化两个阶段。
首先，外部能量作用于材料表面，激发表面物质的能级结构，使电子跃迁至高能级；接着高能电子与周围原子或分子相互碰撞，将能量传递给它们，导致原子或分子电离产生带电离子。
这样，在表面形成了带正电荷和带负电荷的区域，即表面等离子体层。
三、表面等离子体的应用1. 化学领域表面等离子体在催化、吸附等化学过程中具有重要作用。
通过表面等离子体的激活作用，可以增加反应速率，提高催化效率。
此外，表面等离子体还可以提供更多的吸附位点，增加吸附能力，从而有效催化分子间的反应。
2. 物理领域表面等离子体在光学、电子学等物理领域有广泛的应用。
光表面等离子体共振是一种利用金属纳米结构产生强耦合光场的方法，能够增强信号、增加光-物质相互作用。
此外，表面等离子体还可以用于开发新型的传感器、纳米光学器件等。
3. 生物领域表面等离子体在生物医学领域有重要的应用潜力。
它可以用于细胞成像、药物输送、细胞治疗等方面。
例如，利用表面等离子体层的高吸附能力，可以实现药物的高效释放；利用表面等离子体共振可实现细胞成像。
结语表面等离子体作为一种新型的等离子体形态，具有广泛的应用前景。
它在化学、物理、生物等领域的应用研究不断深入，为科学和技术发展带来新的突破。
表面等离子体（surface plasmons，SPs）是一种电磁表面波，它在表面处场强最大，在垂直于界面方向是指数衰减场，它能够被电子也能被光波激发。
表面等离子体是目前纳米光电子学科的一个重要的研究方向，它受到了包括物理学家，化学家材料学家，生物学家等多个领域人士的极大的关注。
随着纳米技术的发展，表面等离子体被广泛研究用于光子学，数据存储，显微镜，太阳能电池和生物传感等方面。
表面等离子体表面等离子体 - 科学历史1902年，R. W. Wood在光学实验中首次发现了表面等离激元共振现象。
1941年，U. J. Fano等人根据金属和空气界面上表面电磁波的激发解释了这一现象。
R. H. Ritchie注意到，当高能电子通过金属薄膜时，不仅在等离激元频率处有能量损失，在更低频率处也有能量损失峰，并认为这与金属薄膜的界面有关。
1959年，C. J. Powell和J. B. Swan通过实验证实了R. H. Ritchie的理论。
1960年，E. A. Stren和R. A. Farrel研究了此种模式产生共振的条件并首次提出了表面等离激元（Surface Plasmon，SP）的概念。
在纳米技术成熟之后，表面等离子体受到了人们极大的关注，成为目前研究的热点。
它已经被应用于包括生物化学传感，光电子集成器件多个领域。
表面等离子体 - 基本原理表面等离子体场分布特性表面等离子体（Surface Plasmons，SPs）是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波。
其产生的物理原理如下：如作图所示，在两种半无限大、各项同性介质构成的界面，介质的介电常数是正的实数，金属的介电常数是实部为负的复数。
根据maxwell方程，结合边界条件和材料的特性，可以计算得出表面等离子体的场分布和色散特性。
一般来说，表面等离子体波的场分布具有以下特性：1.其场分布在沿着界面方向是高度局域的，是一个消逝波，且在金属中场分布比在介质中分布更集中，一般分布深度与波长量级相同。
2.在平行于表面的方向，场是可以传播的，但是由于金属的损耗存在，所以在传播的过程中会有衰减存在，传播距离有限。
3.表面等离激元的色散曲线在自然光的右侧，在相同频率的情况下，其波矢量比光波矢量要大。
表面等离子体 - 激发方式表面等离子体由于在一般情况下，表面等离子体波的波矢量大于光波的波矢量，所以不可能直接用光波激发出表面等离子体波。
为为了激励表面等离子体波，需要引入一些特殊的结构达到波矢匹配，常用的结构有以下几种：1.采用棱镜耦合的方式：棱镜耦合的方式包括两种：一种是Kretschmann结构：金属薄膜直接镀在棱镜面上，入射光在金属-棱镜界面处会发生全反射，全反射的消逝波可能实现与表面等离子体波的波矢量匹配，光的能量便能有效的传递给表面等离子体，从而激发出表面等离子体波。
这是目前广泛用于表面等离子体的科研与生产的一种结构。
另一种是Otto结构：具有高折射率的棱镜和金属之间存在狭缝，狭缝的宽度比较小，大约几十到几百个纳米，这样使用起来比较不方便，所以只有在科研的过程中会偶尔用到。
表面等离子体2.波导结构：利用波导边界处的消逝波激发表面等离子体波，使波导中的光场能量耦合到表面等离子体波中。
如图所示，波导两侧光波是消逝波，当在波导的某个位置镀上金属，这样当光波通过这个区域的时候就能够激发出表面等离子体波。
在实际的研究中，常采用光纤做波导，剥去光纤某段的包层，再镀上金属，这样就实现了一种最简单的波导激发表面等离子体波的结构。
3.采用衍射光栅结构：利用光栅引入一个额外的波矢量的增量实现波矢量的匹配。
这是目前研究的热点和重点，常用的光栅主要是一维光栅，二维光栅以及孔阵列结构和颗粒阵列，图中是一维的光栅结构。
由于光栅结构的材料参数与几何参数等都可以自己选定，可供研究的内容很丰富。
这种结构一方面能够激发表面等离子体波，另一方面二维光栅结构中能够引入能带，从而使得表面波的特性受到能带的影响，使得器件的参数更加可控。
表面等离子体4.采用强聚焦光束：利用高数值孔径的显微目镜直接接触到介质层，在介质层与目镜之间涂上匹配油层，高数值孔径能够提供足够大的入射角，能够实现波矢量匹配，从而激发出表面等离子体波。
5.采用近场激发：用一个尺寸小于波长的探针尖在近场范围内去照射金属表面，由于探针尖尺寸很小，从探针尖出来的光会包含波矢量大于表面等离子体波矢量的分量，这样就能够实现波矢量的匹配。
表面等离子体 - 研究方法与工艺技术表面等离子体色散特性目前用来研究的表面等离子体效应的理论方法主要有一下几种：1.时域有限差分方法（Finite Difference Time Domain ，简称FDTD）。
FDTD 方法是把 Maxwell 方程式在时间和空间领域上进行差分化。
利用蛙跳式(Leaf flog algorithm)--空间领域内的电场和磁场进行交替计算，通过时间领域上更新来模仿电磁场的变化，达到数值计算的目的。
用该方法分析问题的时候要考虑研究对象的几何参数，材料参数，计算精度，计算复杂度，计算稳定性等多方面的问题。
其优点是能够直接模拟场的分布，精度比较高，是目前使用比较多的数值模拟的方法之一。
2.严格耦合波方法（rigorous coupled-wave analysis ，简称RCWA）。
该方法是分析光栅的有利工具，它是基于严格的矢量maxwell方程来分析的。
由于在很多的表面等离子的结构中都会引入衍射光栅结构，所以RCWA方法也被越来越多的学者用来分析相关的问题，并且取得了不错的效果。
3.有限元方法（Finite Element Method，简称FEM）。
该方法也是一种数值模拟方法，它采用简单的问题来近似复杂的问题，在有限元内取近似解逼近精确解。
该方法分析的是一种近似结果，但是能解决很多的问题，目前应用也比较广泛。
这方面的分析还有其他一些特殊的方法，主要是针对不同的结构，不同的材料二提出，在此就不一一列出。
由于目前的表面等离子体器件的尺寸都大多处在亚波长量级，所以制作表面等离子体器件采用的基本是微纳加工的技术。
主要技术如下：1.电子束曝光技术：这一步是实现小尺寸器件制作的一个关键和核心的步骤，也可以采取全息等手段，但是效果不如电子束。
但是电子束曝光不能制作大面积的器件，这是它的一个弱点。
2.金属剥离技术：制作金属光栅结构的核心步骤之一。
在电子束曝光之后形成的图形上，采用金属剥离的技术能够制作出效果很好的金属微纳结构。
目前这一技术相对比较成熟。
3。
干法刻蚀技术：制作金属微纳孔结构可以采用该方法。
干法刻蚀是利用等离子原理有选择地从芯片表面去除不需要的材料的过程。
干法刻蚀主要包括等离子增强反应离子刻蚀、电子回旋共振刻蚀（ECR）、感应耦合等离子体刻蚀（ICP）等蚀刻技术。
还有其他的一些特殊工艺应用在整个实验与制作的过程中，像电子束蒸发，离子溅射等技术。
表面等离子体 - 技术应用1.表面等离子体波是在两种界面附近存在的波，界面两侧的折射率分布对场分布有很大的影响，利用这一点能够进行传感。
目前利用Kretschmann结构进行生物传感的技术已经得到了极大的发展，这种传感技术结构简单，灵敏度高，检测过程中无需标记物，可实时监测样品结合过程，传感芯片可重复利用，响应速度快等诸多特点。
目前该技术可用于气体、液体和有机薄膜等分析，目前主要用于生命科学和化学领域。
目前市场上主要产品有瑞典Biocore AB公司生产的Biocore 3000等。
2.表面等离子体波具有局域分布的特性，而且其分布深度可小于波长量级，突破衍射极限，使得表面等离子体波能够应用于制作亚波长量级的光电子器件的生产，有利用光电子集成器件的制作。
例如：可以制作亚波长量级的波导，亚波长量级的布拉克反射镜,亚波长量级的透镜等。
由于能够突破极限，所以能够应用表面等离子体效应来做近场显微镜，做曝光等等。
3.表面等离子体波在太阳能电池和LED等新型能源相关器件方面的应用。
目前可以在太阳能电池上利用表面等离子体效应来提高太阳能电池的光电转换效率，同样也可以在LED上应用表面等离子体效应提高其出光效率。
如果能研制出商业化的产品，那么对于解决人类的能源问题，表面等离子体波也能贡献自己的一份力量。
表面等离子体 - 未来发展方向1.表面等离子体与非线性效应之间的影响。
由于表面等离子体的强局域性，利用其来研究非线性现象是一个很好的手段。
目前这方面的研究还处在一个起步的阶段，还需要大量的研究工作。
2.制作全等离子体回路。
目前表面等离子体在制作亚波长量级的光子器件上已经显示出了很大的潜力，像波导，反射镜，分束器，投射增强器与合波器等等，但是要制作全等离子体回路还需要一段时间。
表面等离子体是一个很有趣的现象，目前有许多值得研究的方向，有许多激动人心的结果，随着纳米技术的发展，将会有越来越多的表面等离子体器件进入市场，服务人类。
参考资料主要参考资料如下：[1].Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings 作者：H. Raether 出版时间：1988 出版社：Springer[2].PLASMONICS:FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS 作者：S. A.MALER 出版时间：2007 出版社：Springer[3].Surface plasmon subwavelength optics 作者：W. L.Barnes, A.Dereux & T.W.Ebbesen 出版时间：2003 出版杂志：Nature。
