表面等离激元光学结构和器件可以实现在纳米尺度上操纵和控制光子,为发展全光集成和更高效的纳米光子学器件提供了一个可靠的途径,并且在生物传感、光学传感、纳米光子学器件、高密度光存储等应用领域具有很好的前景,成为了当前众多科学家重点关注的课题。利用光与金属纳米结构相互作用产生的天线效应、局域场增强效应,可以为设计新一代的更快、更灵敏的集成光子学器件做基础。本论文主要讨论光与金属纳米颗粒双聚体结构相互作用产生的光学传感特性,以期为进一步探索高灵敏的光学传感器件的设计提供可靠的数值支撑。本论文的主要工作如下:首先,我们利用时域有限差分法研究了单金纳米球的消光谱和近场分布。对于单一的纳米球,共振波长随折射率呈近线性关系,并且最大场增强也随折射率增加而增强。同时,共振波长与消光、最大场增强呈正相关性。然而,对于双金纳米球结构,其消光谱却有不同变化。此时又多了一个调节共振峰移动的变量,即两球的间距。通过调节间距,我们能够实现调控共振峰的移动,并且共振峰的移动不再是单向的。当间距大于5nm时,增大间距,共振峰会蓝移;当间距小于5 nm时,增大间距,共振峰则会红移。同时,最大场增强和消光截面与共振峰移动的关联不再是对等了,我们通过讨论共振峰的移动与最大场增强和消光之关联,较好地解释了其高灵敏光学传感特性的物理根源。紧接着,我们研究了更加复杂的金属纳米双聚体的光谱响应。对于金-银纳米球双聚体,共振峰虽然是单向移动的,但是在短波段,金纳米球和银纳米球耦合很复杂,呈现出多个强度大小不一的次级峰。随着背景折射率增加,次级峰在红移的同时其强度也在增加,有成为新的共振峰的趋势。对于蝴蝶结型金纳米双聚体,同样,我们研究了其消光光谱。结果发现,蝴蝶结型纳米结构相比双球系统的光学灵敏度更高。由于其结构存在尖锐的顶角,在顶角区域内存在很强的电场。在调节背景折射率过程中,共振峰呈近线性红移;同时,调节蝴蝶结纳米结构中的顶角,增大顶角,共振峰会向短波方向移动。但是,当顶角大于50°时,共振峰的蓝移量几乎为零;继续增大顶角,当顶角大于60°时,共振峰又开始蓝移,只不过蓝移量很小。这意味着顶角调节有一个过渡区,大小约为10°,在此范围内共振峰波长、消光截面等光学特性基本保持不变。表面等离激元光学以其独特的优势在各种应用领域广受大家青睐,而其中光与金属纳米结构相互作用的研究至关重要。高度局域在金属结构表面的电磁场对结构表面的电磁介质特性有着天然的敏感性,另外,高度增强的电磁场也提升了共振模式与表面吸附物体的相互作用强度,这进一步加强了该敏感性。相信未来随着进一步的研究,我们可以更深入理解其微观作用过程,从而促进更低功耗、更高灵敏度的光学传感技术的发展。