由于纳米尺度的材料和生物高分子、蛋白质、核酸等具有相同的尺寸量级,并且纳米材料具有独特的光学、磁学、电子学及力学特性,因此它们成为了生物科学领域的研究热点。金、银等重金属纳米颗粒,具有特殊的光吸收、散射特性,这些特性在很多应用中为检测生物分子提供了一个有效的途径。本文对目前的光纤生物传感及纳米生物传感技术进行了简要介绍和比较分析,对基于金属纳米颗粒的光纤生物传感技术进行了全面的理论分析和仿真研究。首先从理论上分析了金属纳米颗粒的局部表面等离子体共振(LSPR)行为,并讨论其在生物传感领域的应用;然后采用近年来发展起来的离散偶极近似(DDA)算法,求解Maxwell方程组,从数值计算的角度分析了金属纳米颗粒的尺寸、形状对其传感灵敏度的影响。研究结果表明:(1)金属纳米颗粒的消光谱对于周围介质的介电特性具有很高的灵敏度,当环境的折射率增加时,纳米颗粒的共振吸收峰将产生红移;(2)吸收峰的峰值波长λmax与外部介电介质的折射率成近似的线性关系,λmax同时受到颗粒尺寸和形状的影响,但形状对其传感灵敏度的影响更为明显;(3)仿真计算中灵敏度最高的纳米颗粒可以将0.005的外部介质折射率变化转换成1nm的局部表面等离子体共振吸收峰红移,即达到200nm/RIU的灵敏度,从而实现超高灵敏度的生物传感。