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表面等离子激元(SPPs)的出现为人们操纵光提供了新途径。与表面等离激元有关的研究已经取得了许多令人鼓舞的新进展,而且迅速向其它领域交叉渗透,新的研究分支不断出现。最近在相互作用的等离子系统中发现了亚辐射,超辐射和Fano干涉现象,且发现Fano共振的相互作用参数能直接通过改变纳米结构的几何和构型来实现。由于它们非对称的共振谱线形状,在生物传感,超材料,光开关,和非线性光学器件中有着潜在应用价值。本论文在现有国内外研究基础之上,运用时域有限差分法(FDTD)研究了多种微纳金属结构的光透射性质和等离子共振性质,引入了更多的调控因子,发现了一些新的物理现象,分析了其中的物理机理,并探讨了可能存在的潜在应用价值。本论文的研究工作主要包括以下五个部分：1.研究了双层共轴纳米管结构的透射性质和等离子共振性质。发现双层纳米管跟单层纳米管相比,在短波长区域出现新的透射带。通过研究结构和介电参数对透射率、电场分布和能量分布的影响,发现单个的双层共轴纳米管的透射谱对内、外层纳米管的厚度,内、外层纳米管间距和介电常数变化非常敏感,特别是靠近带隙左边的共振峰。通过对局域电场分布性质的研究,发现局域等离子共振模源于共轴管横截面的多级等离子极化子的杂化。另外我们还研究了共轴金纳米管列和含有点缺陷的共轴纳米管列的透射性质,通过研究发现近场光学响应,等离子共振峰的强度,位置和线宽都能通过调节几何和介电参数很好地调节,此外点缺陷的引入能显著改变等离子共振性质,出现一些新的等离子共振态。2.分析了共轴分裂管共振子二聚物超材料结构的相位共振性质,发现随着结构中缝数的增加,共振峰发生分裂且出现更多的谷。我们认为这种分裂行为源于相邻管间的类相位共振。共振峰强依赖于缝宽,共轴管间的厚度和介电常数等参量的调制。这个研究对进一步理解相位共振在表面等离子共振模式的形成方面有用。另外,还探讨了平面分裂环三聚物的透射性质和等离子共振特性,发现其透射性质强依赖于大分裂环和小分裂环对间距、小分裂环对间距和大分裂环厚度的调制。3.探讨了单个非共轴纳米管和三种非共轴纳米管二聚物的透射共振模式,主要研究轴偏移量对透射谱和等离子共振的影响。发现随着轴偏移量的增加,能导致类纳米蛋结构透射谱的红移和更多峰的出现,而对于类纳米杯子结构会出现相反的并且更复杂的行为,如出现S形的谱平移。也研究了轴偏移量和纳米管对间距的联合影响。结果显示当增加轴偏移和减少间距尺寸时,类纳米蛋结构的谱红移,纳米杯谱展现相反的行为。表面电荷的非对称分布显示偶极子和多极子杂化模式出现在这些结构的几何截面,且薄边附近的电场增强很大。这些研究结果说明这些纳米结构可能在分子传感和拉曼光谱中有着潜在应用。另外,还研究了两种类型的非共轴的金／硅／金多层纳米管二聚物结构的透射性质,发现不管是金内核,还是中间的硅层偏离中心都能显著改变其透射谱和电场近场分布情况。4.研究了由椭圆柱三角架组成的暗-明共振子和暗-明-暗共振子结构的透射和等离子共振性质。我们发现等离子共振子的结构和空间分布对共振谱影响很大。在对称情况下只出现单个透明窗口,若对称性破缺时,出现另一个透明窗口。相长干涉增强了明和暗共振子间的耦合,导致更明显的PIT透明窗口,这可用于指导制造基于PIT的光开关。由磁场分布,我们发现磁场强局域在腔内,新出现的峰是源于一阶或二阶磁共振,只有正场或正和负场分别在两个腔中得到增强,对于透射谷,磁场只局域在一个腔中,这在能量有选择局域方面有用。且发现透射谱对周围环境的折射指数的扰动特别敏感,这可用于高灵敏度的传感器。5.研究了加载金属桥的天线阵列的等离子共振性质。发现当改变桥的直径,高度和位置,天线的直径和相邻天线间距和周围环境介电参数时透射谱高度可调。结果显示,很小的金属桥就足以维持两种类型的共振模式。Ey场局域在两边和桥中心,对于二阶模式,场方向是一样的,当桥直径较小时,电荷更多地集中在桥中心,而当桥位置偏移中时,更多的电荷将扩散到天线臂上,但是对于一阶模式,情况相反。这些结果为纳米天线的设计提供了参考价值。