圆二色性（CD）通常用来表征手性响应强度，在手性检测领域极具应用前景。本文提出了一种金衬底上对称性破缺的全介质二聚体混合结构，可在721.1 nm波段处产生高达0.42的强CD，并且CD谱具有极窄的线宽，仅为0.16 nm。通过琼斯矩阵对该结构进行了理论分析，采用时域有限差分（FDTD）法进行建模与仿真，研究结果表明，通过改变介质二聚体的尺寸大小或椭圆柱介质的旋转角（θ）和两个介质体的相对位置（G）等参数可以对结构的CD响应进行相应的优化。并且通过电场分析发现，圆偏振光激发了二聚体的表面晶格共振（SLR），导致其CD谱具有高品质因子（Q）特性。基于此结构传感的灵敏度为718.3 nm/RIU（灵敏度单位），Q值可高达4489.4。此外，该手性结构的周期单元可以实现数字成像功能，不同偏振光下具有不同的成像信号。高Q 值CD的研究结果为高性能的手性传感及光学成像的研究奠定了一定的理论基础。

由于具有将电磁波聚集到深亚波长体积的能力，表面等离激元在纳米光子技术研究工作中得到了广泛的应用。根据其性质，表面等离激元基本可以分为两大类：沿金属与介质界面传播的表面等离极化激元(SPPs)和束缚在金属表面的局域表面等离激元(LSPRs)。SPPs和对应的自由空间电磁波之间存在明显的动量失配，光栅，即一维等离激元晶格，经常被用于弥补动量失配，从自由空间激发SPPs。LSPRs是指在外部光场激发下局域在单个纳米结构周围的表面等离激元。当LSPRs被激发时，会形成近场增强效应，增大对入射光的吸收和散射。事实上，一维等离激元晶格既支持SPPs又支持LSPRs，是研究表面等离激元及其光学性质的很好的基本结构。由于LSPR这个自由度的存在，其中存在着比光子晶体更丰富的能带结构。本文将以一维等离激元晶格为研究对象，分别从能带调控、表面晶格共振、连续域中的束缚态以及玻色-爱因斯坦凝聚四个方面阐述金属等离激元的新颖性质和最新进展。这些性质对于进一步推动表面等离激元的应用具有重要意义。

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。

在贵金属纳米颗粒阵列中所形成的表面晶格共振能够有效抑制体系辐射损耗、提高共振品质因子、增大局域场强,已被广泛用于设计高性能微纳光子器件。实现垂直与平行表面晶格共振的同时激发对阵列结构光学响应的调制及应用具有重要意义。本文设计了由L-形纳米天线构成的阵列结构,计算了成键模式和反成键模式与瑞利异常耦合的光学响应,获得了在消光谱上能够同时形成上述两种表面晶格共振的结论。结果表明,其成键与反成键局域共振模式都可以实现与瑞利异常的耦合,从而激发垂直与平行表面晶格共振。这些特性使得这种非对称纳米颗粒阵列在微纳光子器件的设计方面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。