表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）,是一种由金属表面的自由电子与电磁场相互作用引起自由电子的集体振荡而形成的沿着金属表面（金属与电介质界面）传播的电子疏密波。SPPs具有突破传统光学中衍射极限的优势,同时还能极大地增强界面的电磁场。当SPPs的波矢与入射光波矢相匹配时,会发生表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance,SPR）现象。SPR可以很强地增强金属与电介质界面的电磁场,电磁场能量在金属与电介质分界面处最大,并且以指数的形式向垂直于分界面两侧衰减。因此,SPR对金属与介质界面折射率变化非常敏感,其在生物传感器方面有着广泛的应用。基于贵金属的SPR传感器已经被广泛研究,研究者提出了各种方法去提高传感器的灵敏度。尽管从外部因素可以提高灵敏度,但是受限于贵金属固有的吸收损耗,如何进一步压缩SPR传感器的共振线宽从而提高传感器的器件优值（Figure of merit,FOM）是当前表面等离激元传感的重要研究方向和研究热点。在近红外波段,碱金属由于它的内在损耗较小,在很早以前就被认为是很好的等离激元材料,受其化学性质活泼的影响,一直以来在器件应用方面少有研究者对其做全面的研究。本论文正是基于这一背景之下,探究了近红外波段钠基表面等离激元共振传感的传感特性,设计多种不同结构的钠基表面等离激元折射率传感,利用仿真计算和理论方法来分析传感性能。主要的内容可以分为如下几个部分:1.研究了一种用聚合物包裹的钠基平板结构的SPR传感器,采用棱镜耦合Kretschmann结构来激发SPPs。主要特点是用钠替代贵金属,聚合物的作用是用来保护钠不被氧化。利用有限元方法（COMSOL）对结构进行仿真,优化各个参数,我们得到了较高的灵敏度以及较窄的共振线宽。对于扫描角度的反射谱仿真,角度灵敏度为91.3 deg/RIU（refractive index unit,RIU）,半高全宽约为0.215°,FOM为424.7/RIU;对于扫描波长的反射谱仿真,波长灵敏度为14.9μm/RIU,半高全宽约为0.031μm,FOM为480.6/RIU。另外,在已有的研究基础上,我们还尝试将石墨烯加入传感器中,相比于未加石墨烯的情况,灵敏度和FOM有所提高,但石墨烯的加入并不能显著的提高传感器的性能。有限元仿真方法与传输矩阵法（Transfer matrix method,TMM）的仿真结果保持一致,进一步确认仿真的可靠性。2.我们为了进一步提高传感器灵敏度,设计了钠层为正弦光栅结构的传感模型。该结构可以实现高角度灵敏度传感,且扫描角度反射谱具有自参照功能。优化结构参数,可以得到最大角度灵敏度为840 deg/RIU。在这里,我们用严格耦合波分析（Rigorous Coupled Wave Analysis,RCWA）来验证角度响应的仿真结果,仿真得到的共振角度和严格耦合波分析计算的基本一致。另外,对于波长响应,最大波长灵敏度为2μm/RIU,共振线宽约为7.5 nm。最后研究了各个参数对共振的影响。另外,我们对比了基于传统贵金属的SPR传感器的传感性能,我们提出的钠基光栅结构传感器具有更优越的传感性能。尤其是在共振线宽方面,由于在近红外波段,钠的固有损耗比贵金属小,所以可以得到更窄的共振线宽。因此,钠有望在传感方面得到更广泛的应用。3.本论文研究了钠基金属-电介质-金属（Metal-Insulator-Metal,MIM）的纳米光栅结构,即:钠作为金属基底,钠层上面覆盖一层聚合物,聚合物上放置矩形截面的纳米金线光栅。同样是采用棱镜耦合Kretschmann结构的入射方式,利用COMSOL进行仿真,MIM纳米光栅结构可产生很窄的共振线宽,经过分析共振模式的模场分布和共振波长对周期的依赖关系,表明窄线宽模式来自于表面晶格共振（Surface Lattice Resonance,SLR）。此外,MIM结构可产生局域的间隙等离激元共振模式（Gap Plasmon Resonance,GPR）。通过调整合适的参数,可以得到SLR模式的共振线宽小于3 nm,且灵敏度达到1000 nm/RIU,FOM大于300/RIU。最后,我们研究了结构参数对传感器性能的影响,光栅常数和金纳米线宽度对传感器的传感性能影响较大。另外,与其他基于贵金属的支持SLR模式的结构比较,我们提出的结构具有更优越的传感性能。综上所述,我们研究了基于钠基表面等离激元实现高灵敏度和窄共振线宽的传感特性,分析了模型的结构参数对传感性能的影响。我们研究的结果表明,相比于传统的基于贵金属的SPR传感,钠基表面等离激元传感可以实现更好的传感性能。可见,在近红外波段,钠损耗较小的特点,在等离激元器件中有很好的应用前景。