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上转换纳米晶在受到低能量光子激发时,可以产生高能量光子的上转换发光。与量子点和荧光染料发出的荧光相比,上转换发光具有诸多优势,如荧光波段丰富、光化学稳定性好、荧光寿命长和毒性低等。因此,上转换纳米材料可应用于荧光成像、生物传感、显示技术和固体照明等方面。然而,上转换发光的效率常常较低。其中,等离子体结构产生的表面等离子体共振是一种提高上转换发光效率的有效方法。此外,上转换发光的偏振态调控技术在应用中十分有潜力,已在复合信息传输、基于偏振的3D显示和高分辨率成像中显示出重要意义。等离子体结构除了可以被激发表面等离子体共振,还可以产生一种非对称线型的Fano共振。其特点是谱线尖锐,并且对等离子体结构和环境的变化具有很高的灵敏度,可以应用于生物传感器、滤波器和非线性光学器件等。本论文首先研究了矩形槽纳米天线阵列对单个NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米晶的上转换发光增强和偏振态调控作用。利用扫描共聚焦显微镜系统,对上转换发光光谱及其偏振态进行测量。以下两点可以体现论文的创新性:其一,当激发光偏振方向垂直于矩形槽长轴时,局域表面等离子体共振使单个NaYF4:Yb3+,Er3+纳米颗粒的荧光最高增强了29倍。功率密度依赖关系和时间分辨的寿命曲线测量结果说明局域场的增强提高了上转换纳米晶对激发光的吸收,并且提高了光子发射速率。其二,当激发光偏振方向垂直于矩形槽长轴时,660 nm荧光光强的偏振对比度可达80%,表现出良好的线偏振特性。理论模拟与实验结果相吻合,表明矩形槽阵列可以增强上转换发光以及调控荧光偏振态。本论文还利用模拟手段研究了金银纳米棒异质二聚体结构的Fano共振。通过改变金或银纳米棒的长度、间距以及周围环境,对Fano共振的变化进行了测量。