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表面等离激元光学(Plasmonics)是一门蓬勃发展的新兴交叉学科。表面等离激元（surface plasmon polarition，SPP）是一种可由光场激励驱动的金属表面自由电荷的集体振荡效应，是束缚于金属-介质界面的表面电磁模式。由于SPP的特性强烈地依赖于传播界面的表面形貌和材料属性，设计构造不同的结构可对其进行有效调控，从而在纳米尺度上调控光与物质的相互作用，展现新颖的光学现象，实现新型微纳光子器件。随着微结构制作工艺的不断发展，特别是姻电子束刻蚀、聚焦离子束刻蚀等方法的使用，各种基于SPP的功能器件被提出和实现。聚合物材料易制备、易掺杂特点和优良的光学性能使得基于介质/金属复合微纳结构的SPP调控及其功能器件具有独特的优势，是表面等离激元光学重要的研究方向之一。利用光刻方法制备介质/金属复合微纳结构成本低、效率高，且可制备大范围的一维、二维和准三维的亚波长微纳结构，为面向光谱探测、生物传感、光伏器件以及基因芯片等方面的应用提供了很好的研究途径。本文从金属结构与介质/金属复合微纳结构的色散和共振特性的对比出发，通过实验手段制备表征了多种介质/金属复合微纳结构，并对复合微纳结构的光学特性进行了研究。 主要研究成果如下: 1.利用RCWA方法对比研究了金属光栅(MM grating)结构和介质/金属复合光栅(DM grating)结构的SPP色散和共振特性。通过分析两种结构的带隙宽度、色散关系、共振反射曲线和共振场分布的特性，发现相对有着复杂表面电磁场分布的MM光栅结构，DM光栅结构的共振场更平滑，且其能量带隙的上下边缘可通过光栅结构参数灵活调节。 2.基于截去顶端的六棱锥复用特殊形状孔径光阑和偏振调控，发展提出了一种灵活多变的等效多光束干涉光刻方法。利用空间结构光场直写、双光束及其多次曝光、等效多光束干涉光刻方法制备了多种介质/金属复合微纳结构。利用自行搭建的泄露辐射荧光显微系统研究了不同结构负载的等离激元布洛赫波调制的荧光辐射现象，观察到荧光辐射方向随辐射波长变化的现象。并利用激光共聚焦系统对介质/金属复合微纳结构进行了光学表征。 3.利用简单的干涉方法在同一个基底上获得了大范围、周期可变的变深度复合孔阵结构，提出了基于此的Lab-on-chip对比研究实验。研究了该变深度复合孔阵结构的透射谱特性，并利用激光共聚焦散射系统对其表面形貌进行了光学表征，进而基于该不同深度孔阵结构平台对比研究了不同单元结构中单点激发的SERS特性。该结构可有效用于微区光谱探测、生物传感、光伏器件以及基因芯片等方面。 本论文的创新点和特色: 1.通过研究分析金属光栅结构和介质/金属复合光栅结构的带隙宽度、色散关系、共振反射曲线和共振场分布的特性表明:相对有着复杂表面电磁场分布的金属微纳结构，介质/金属微纳结构的共振场更平滑，且其色散特性、场特性可通过介质微纳结构参数灵活调节。介质/金属复合微纳结构是易制备、易掺杂，研究SPP物理、调控SPP，实现功能器件的有效结构。 2.基于截去顶端的六棱锥复用特殊形状孔径光阑和偏振调控，发展提出了等效的多光束干涉方法，可有效用以制备二维介质/金属复合孔阵结构。相比传统的多光束干涉方法，该方法不需要繁多的光学元件且十分容易调节，同时具有很好的稳定性。此外，这种方法降低了对刻写光源的要求，使制备大范围的孔阵结构变得更加容易，为设计制造拥有更加复杂对称性的二维结构提供了可能，是一种非常简单、高效且可靠的方法。 3.利用简单的干涉方法在同一个基底上获得了大范围、周期可变的变深度复合孔阵结构，成本低、效率高，同时提供了很好的对比平台。结合成像光谱仪和激光共聚焦扫描系统，实现了该变深度结构的微区透射谱特性和单点SERS光谱的测量。该结构可有效用于微区光谱探测、生物传感、变频光伏器件以及基因芯片等方面。