本发明涉及光学和信号处理领域，主要是一种对单银纳米线结构的设计方法。
背景技术：
目前，在手性环境中，对映构体通常表现出不同的特性，尤其在与手性化合物相互作用时，表现出两种不同的特性，因此，对于手性传感器的研究具有重要的意义。针对手性分子的识别，传统的方法是采用色谱法、毛细管电泳法、圆二色性法等，这些方法不仅响应消耗的时间长，并且成本高昂，极大程度上浪费了人力物力。随着纳米技术的发展，将纳米技术应用到手性分子的识别上，是一项重大的突破。
将结合银物质的纳米技术应用到手性传感器中，是当今研究的热点。手性分子广泛存在于医疗、化工、物理以及生活生产实践的各个方面，正因为手性分子在各个性质上表现出不同的特性，探索一种正确、简单、快捷以及灵敏的结构以及方法对手性分子进行检测，是至关重要的。研究手性分子与银纳米线的色散、以及传播距离的变化，对合理恰当的应用光纤技术具有一定的推动作用。现有的光纤技术，通信容量大、耗损率低，抗电磁干扰能力强，保密能力和安全性能好，建立一种新的设计方法，进一步加强光纤的优点，扩大光纤的应用范围。因此，要对光纤信息的传输进行优化，保证传输质量，延长传输过程的传播长度，必须要设计一种高效、准确、灵敏的结构，有效的减少识别时间，提高手性分子识别准确率，提升手性分子识别的灵敏度，为光纤传感技术的众多应用领域提供实时、准确的手性分子识别，对行业技术的发展提供一定的支持。
技术实现要素：
针对上述现存技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法，其主要的模型图如图1所示。
技术方案实施步骤如下：
(1)确定手性tdbc的介电常数εtdbc：
式中，i指的是左或者右，
(2)确定单银纳米线的spp模式：
对于单银纳米线的无限手性tdbc涂层，即手性tdbc的厚度趋近无穷的情况下：
式中，hm为对本征矩求解边界积分，jm为对本征矩求解雅克比变换，h'm为对hm进行求导运算，j'm为对jm进行求导运算，kz是spp模式的本征矩，其数量为m，
(3)确定判断结构的有效指标neff：
neff＝n' in'＝kz/k0
式中，k0＝w/c，n'包含为左tdbcn'alm和右tdbcn'arm，n'是alm和arm之间有效索引间的实部最大差。
(4)确定传播长度l：
(5)确定最大δn'/n'和δl/l|：
在不同的半径的模式下，根据不同的半径，确定最大化的δn'/n'和δl/l|：
δn'/n'＝max{n'p-n'q}/n'
|δl/l|＝(lp-lq)|/l
式中，p和q表示实验的次数，lp和lq分别表示在不同的模式下，相对应的传播长度。
本发明比现有技术具有的优点：
(1)本发明考虑了被左tdbc和右tdbc覆盖的两根银纳米线的系统，利用时域有限差分法进行模态分析，证明本结构在色散和传播长度上具有出色的表现。
(2)本发明在手性tdbc包覆的单银纳米线系统中，采用两种模式进行分析，提高系统分析预测的准确度和有效性，在手性分子检测中具有潜在的应用。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面结合附图作进一步的说明。
图1是基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法的模型图展示；
图2是基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法的银纳米线的neff实验结果图；
图3是基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法的两种模式实验结果图；
图4是基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法的不同半径结果对比图；
具体实施方案
下面通过实验数据和结果对本发明作进一步详细说明。
本实验中，通过改变银纳米线的半径，分析手性tdbc包覆的单银纳米线的两种不同的模式，分别考虑仅被左tdbc和右tdbc包覆的两种银纳米线系统，改变银纳米线半径为10nm，50nm，100nm进行实验，研究手性分子在色散关系和传播长度上的效果。
本发明提供的基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法的模型图如图1所示，具体操作步骤如下：
(1)确定手性tdbc的介电常数εtdbc：
其中，γl＝γr＝8.195×1013[rad/s]，wl＝3.228×1015[rad/s]，wr＝3.203×1015[rad/s]，fl＝fr＝0.01，nbg＝1.33，
式中，i指的是左或者右，nbg为背景的索引，wi是手性tdbc的共振频率，γi是手性tdbc的阻尼系数，fi是振荡器强度，受到手性tdbc摩尔浓度的影响，w是入射光的频率。
(2)确定单银纳米线的spp模式：
对于单银纳米线的无限手性tdbc涂层，即手性tdbc的厚度趋近无穷的情况下：
式中，h为求解边界积分，j为雅克比变换，kz是spp模式的本征矩，其数量为m，
(3)确定判断结构的有效指标neff：
neff＝n' iδn'＝kz/k0
式中，k0＝w/c，n'包含为左tdbcn'alm和右tdbcn'arm，δn'是alm和arm之间有效索引间的实部最大差。
(4)确定传播长度l：
(5)确定最大δn'/n'和|δl/l|：
在不同的半径的模式下，根据不同的半径，确定最大化的δn'/n'和|δl/l|：
δn'/n'＝max{n'p-n'q}/n'
|δl/l|＝|(lp-lq)|/l
式中，p和q表示实验的次数，lp和lq分别表示在不同的模式下，相对应的传播长度。
1.一种基于手性tdbc包覆的单银纳米线结构设计方法，特征在于：(1)确定手性tdbc的介电常数；(2)确定单银纳米线的spp模式；(3)确定判断结构的有效指标；(4)确定传播长度；(5)确定最大δn'/n'和|δl/l|；具体包括以下五个步骤：
步骤一：确定手性tdbc的介电常数εtdbc：
式中，i指的是左或者右，
步骤二：确定单银纳米线的spp模式：
对于单银纳米线的无限手性tdbc涂层，即手性tdbc的厚度趋近无穷的情况下：
式中，hm为对本征矩求解边界积分，jm为对本征矩求解雅克比变换，h'm为对hm进行求导运算，j'm为对jm进行求导运算，kz是spp模式的本征矩，其数量为m，
步骤三：确定判断结构的有效指标neff：
neff＝n' iδn'＝kz/k0；
式中，k0＝w/c，n'包含为左tdbcn'alm和右tdbcn'arm，δn'是alm和arm之间有效索引间的实部最大差；
步骤四：确定传播长度l：
步骤五：确定最大δn'/n'和|δl/l|：
在不同的半径的模式下，根据不同的半径，确定最大化的δn'/n'和|δl/l|：
δn'/n'＝max{n'p-n'q}/n'；
|δl/l|＝(lp-lq)|/l；
式中，p和q表示实验的次数，lp和lq分别表示在不同的模式下，相对应的传播长度。
技术总结