表面等离激元光学是纳米光学的重要组成部分。表面等离激元是由外部电磁场与金属中自由电子的集体振荡耦合而形成的一种电磁场模式,其能将激发的电磁场限制在亚波长尺度的范围,从而可以突破衍射极限。基于表面等离激元的纳米光电子器件,是最有希望的下一代纳米全光集成回路的基础。论文用格林函数方法和耦合偶极近似方法,研究了纳米金属颗粒及其阵列中表面等离激元共振的调节和控制,包括以下两个相互关联的部分:　　 首先,用格林函数方法研究了纳米金属颗粒的表面等离激元共振。用共振容量的概念,设计了纳米金属条的表面等离激元共振。通过改变纳米条的尺寸,可以获得覆盖可见和红外波段的共振。对于纵横比固定的某一类型的纳米条,在波长900nm到1800nm范围,共振波长随颗粒尺寸的放大而线性红移。还研究了对称的二元三纳米条结构的表面等离激元共振的变化规律。随着结构中两种材料相对介电常数比η(=(∈2-∈0)/(∈1-∈0))的演化,出现了若干支的共振模式。且这些模式可以进一步地归纳成“介质效应区”、“共振混乱区”、“集体共振区”、“共振平坦区”、“新共振区”五个共振区。通过改变材料的介电常数,体系的表面等离激元共振可以在很宽的频率范围内调节。共振波长可以从500nm一直调节到1500nm,并且共振强度也可以很好地调节。这部分的研究为各种复合表面等离激元器件、基于纳米结构的发光器件、表面增强拉曼散射衬底和传感器提供了理论指导。　　 然后,用偶极耦合近似研究了纳米金属颗粒阵列中的基于表面等离激元的几何共振。推广了一般的耦合偶极方法,使之可以高效、准确地计算二元阵列的光学性质。提出了一种新的结构一由金、银纳米颗粒交替排列组成的二元阵列。通过改变组成颗粒的几何参数,共振的强度、线宽、乃至Fano线型都可以被有效地调节。此二元结构优异的可调性使其在基于表面等离激元的化学和生物传感器中有重要的应用潜力。还研究了浸在向列型液晶中的纳米金属颗粒阵列的几何共振。通过旋转液晶的光轴,可以很好地调节几何共振,且共振波长的调节范围远远大于已经报道的工作。这种结构可以极大提高相关传感器和开关的灵敏度。最后,提出了利用二维纳米金属颗粒阵列多重几何共振来实现波分复用功能。通过改变入射光的偏振、纳米颗粒的大小、纳米颗粒的间距,可以有效地调节共振信道的有无、所在波段、信道之间的自由光谱区。这种简单而可调谐的波分复用结构在未来的等离激元回路中有良好的应用前景。