与传统荧光材料相比,稀土掺杂的上转换纳米晶（upconversion nanocrystals,UCNCs）拥有更好的光学稳定性、更长的荧光寿命以及更低的生物毒性,在近红外激发下可以通过反斯托克斯过程发出具有高信噪比、窄线宽、组织穿透力强的可见光。因其在生物成像、荧光标记以及生物传感等生命科学领域展现出的巨大应用潜力,受到了人们大量的关注。然而UCNCs在上转换过程中发光效率通常很低,严重的限制了它广泛的应用前景。因此人们提出了许多克服该缺陷的方法,其中最有效的方案之一便是利用局域表面等离激元共振（localized surface plasmon resonance,LSPR）对其上转换发光（upconversion luminescence,UCL）进行增强。LSPR是自由电子的集体振荡,通常存在于金属纳米颗粒与介质界面,当它的共振峰与发光离子的吸收峰和发射峰重合时,能分别提高发光离子的吸收和辐射。本论文采用双金棒结构作为LSPR的载体,对稀土离子Yb³⁺、Tm³⁺双掺杂纳米晶-NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺的局域光场进行调控,实现纳米晶中UCL的增强,主要内容和结果包括:（1）通过纳米晶-NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺常见的发光光谱建立相应的速率方程,并利用该速率方程对纳米晶中的UCL过程进行理论研究。研究结果显示,在980nm激发下,纳米晶通过上转换过程中发出以800nm为主的近红外光,在弱激发时该发光以2光子过程为主,而在饱和激发时2光子和3光子过程中的发光强度相当;当纳米晶中Yb³⁺离子掺杂浓度增加时,上转换发光的效率会提高,而当Tm³⁺离子掺杂浓度增加时,上转换发光效率会降低。（2）利用数值仿真研究双金棒结构中LSPR的性质。仿真结果显示,双金棒结构能支持两种不同的LSPR模式,它们分别沿双金棒的横向和纵向振动。其中横向LSPR共振峰不可调,约在523nm。纵向LSPR共振峰对金棒长度和直径的变化非常敏感,且会在它们分别小幅地增加和减少时发生显著红移。同时纵向LSPR能引起局部电场和光子态密度上百倍的增强。（3）研究纳米晶-NaYF₄:Yb³⁺/Tm³⁺在双金棒结构作用下UCL的增强效应。结果显示,纳米晶在LSPR作用下发光的增强存在饱和效应;纵向LSPR共振峰处于800至980nm间的双金棒结构均能对纳米晶中的UCL进行很好的增强,特别是当纳米晶中离子掺杂浓度相对较高时,计算表明发光强度的增强可高达数十万倍。