基于贵金属纳米颗粒阵列的多重表面晶格共振能够在多个波段同时抑制体系的辐射损耗,提高共振品质因子,增大局域场强。提出一种采用贵金属劈裂纳米环阵列产生多重表面晶格共振的方法。由于劈裂纳米环磁偶极共振的等效偶极矩垂直于纸面,能够同时向平面的x和y方向散射电磁波,这使得磁偶极共振与两个正交方向上的瑞利异常产生耦合成为可能。计算结果表明,在劈裂纳米环构成的阵列结构中,磁偶极共振能够与两个周期方向上瑞利异常形成耦合,从而产生表面晶格共振。当阵列周期不同时,能够同时激起两个表面晶格共振;利用劈裂纳米环的电四极共振也可得到类似的光学响应。这些特性使得贵金属劈裂纳米环阵列在微纳光子器件的设计方面将具有重要的应用价值。

贵金属纳米颗粒阵列结构中的多重表面晶格共振能够在多个波段同时抑制体系辐射损耗，增大共振品质因子和局域场强，这对多波长相关微纳光子器件的设计具有重要意义，如何实现对多重表面晶格共振的有效操控是实现这些应用的关键。提出采用非对称纳米棒二聚体阵列结构产生和调控多重表面晶格共振。由于纳米棒结构的各向异性，其构成的二聚体结构具有丰富的局域共振响应，并且依赖于二聚体的排列方式，可以进一步调整局域共振，故由非对称纳米棒二聚体阵列可以产生并实现对多重表面晶格共振的有效操控。研究结果表明，由端对端和边对边排列的非对称纳米棒二聚体阵列结构能够激发起不同的表面晶格共振，其共振峰位、品质因子等可以通过改变两个正交方向上的周期实现有效调控，这对基于多重表面晶格共振的微纳光子器件的设计具有重要的应用价值。

金属纳米材料因其表面等离子体共振特性而备受关注。 异质结构的金属纳米材料的光学特性相比于同质结构因其材料的不同破坏了原有结构的对称性, 对称性的破坏将引起光学性质的改变, 相邻两个颗粒之间的相互作用会产生Fano共振。 Fano共振是由异质纳米结构的表面等离子体共振耦合引起的, 通过合理地调控表面等离子体共振的耦合, 将进一步调控Fano共振的强度同时促使异质结构的电场增强特性和辐射特性得到进一步优化。 受金银等贵金属的带间跃迁影响, 金属铝纳米材料成为研究紫外-近紫外光区的表面等离子体共振研究最佳选择。 采用有限时域差分方法研究了Ag-Al纳米球二聚体的光学特性。 研究了Ag和Al纳米球组成的二聚体的吸收光谱与入射光偏振方向、 纳米球半径、 颗粒间距和介质折射率等几何结构及物理参数的关系, 并深入讨论了二聚体的局域场分布规律; 讨论了获取更高效的Fano共振光谱的方法。 由于材料的对称性被破坏, 异质二聚体的光学性质与同质二聚体明显不同, Ag-Al异质纳米球二聚体呈现出在紫外和可见光区的双Fano共振现象。 Ag-Al二聚体表面等离子体互相耦合引起Fano共振从而导致表面等离子体的共振抑制和增强。 研究结果对在紫外-可见光区的表面等离子体应用、 纳米光学器件的设计与开发及基于表面等离子体共振的表面增强光谱、 生物传感和检测研究等有一定参考价值。

金属纳米颗粒具有优异的局域增强效应，通过合理设计阵列结构，使得阵列结构的布洛赫波与单个粒子局域等离子共振(LSPR)耦合，形成阵列结构的表面晶格等离子共振(SLR)，能够获得较小的模式体积、较大的品质因数和较高的自发辐射效率。菱形结构的纳米粒子能够有效的集聚电荷，形成较强的偶极子共振，具有优异的激光发射特性、较低的激光阈值和较高的空间一致性。