最新研究表明,图案化金属纳米结构在入射光照射下,可被激励出共振性的表面等离激元,将光场限制在纳米尺度,从而极大地突破光衍射限。由于所使用的图案化表面等离激元/表面电子密度波其结构尺度受所作用的金属原子结构、能量耗散和光散射等影响,将为纳光子与纳光电子装置的发展,提供一种有效的纳尺度光汇聚和能量输运新方法。本文开展了金属纳米周期结构的表面等离激元光学特性研究,设计和制作了四种特殊的周期性纳米结构,采用两种不同的纳米工艺分别制成了金属纳米周期结构原理样片;分析了在傅里叶显微红外仪下的反射率属性以及在散射式近场光学显微镜下的近场发光特性,观察到了极为明显的纳尺度光场增强与突破光衍射限物理效应。本论文的主要工作如下:1、从表面等离激元的局域性和能量增强性出发,分析了能耗、质量因子、色散关系和激发方式等因素及其互作用属性,讨论了经典的金属自由电子气模型和频域有限差分模拟方法的适用性和可扩展性,论述了基于表面等离激元在突破光衍射限方面针对高密度磁光存储的两种应用方式;结合工艺及测试设备的发展状况,分析了应用表面等离激元推动纳光子及纳光电子装置发展的可行性;2、基于仿真并通过数据分析,论证了使用光反射率衡量表面等离激元强度的有效性,并在此基础上讨论了纳尺度图形的结构要素、材料构成、基底配置和占空比等在有限光频谱范围内对反射率的影响;3、在开展金属纳米周期结构仿真的基础上设计了四种图形结构,分别采用电子束光刻和聚焦离子束微纳加工方法制成原理样片,对比分析了两种工艺方法的有效性;4、利用显微红外光谱技术和近场光学检测技术,观察测量了四种纳图形结构的反射率特性,获得在633nm可见光和10.274μm红外光激励下的近场光学特性,验证了仿真的可靠性和整套流程的合理性,为进一步发展奠定了基础。