贵金属纳米材料以其独特的光学特性,通过表面等离激元对激发光场的特殊响应,实现对光场的调控。对于贵金属纳米材料,当改变它的几何形貌与尺寸,空间的排列方式,周围的介质环境,或者激发光的入射方向和偏振态时,材料的表面等离激元共振都会做出相应的变化,这在表面增强荧光中有着重要的应用。大量研究表明,入射光场与金属纳米材料耦合时会产生杂化的表面等离激元共振模式,而当超辐射模式(亮模式)与亚辐射模式(暗模式)相互作用发生干涉时就会出现一种特殊的表面等离激元共振,即法诺共振(FRs)。另外,金属纳米结构不同等离激元共振模式间的相干耦合,会产生一些诸如二次谐波和高阶磁共振等有趣的光学现象。这使得贵金属纳米材料在表面增强光谱学、生物传感、光波导、和法诺干涉仪等不同领域都有着重要的应用。本文基于表面等离激元光子学的研究现状,考虑到目前大多数的工作主要集中在对单个纳米结构体系的研究,而随着光刻技术的不断发展,拥有一定晶体结构的纳米阵列以其实际的应用背景吸引了越来越多的关注。本文重点研究了平面二维排列的金属纳米阵列和空间金属-介质-金属排列的纳米阵列在线偏振光和圆偏振光激发下的表面等离激元共振和光学特性。本文主要研究内容分为三个部分。其中,第一部分介绍了目前常用的三种表面等离激元数值计算方法,即有限元方法(FEM),时域有限差分(FDTD)法和离散偶极近似(DDA)法。其中重点介绍了有限元法和相应的商用仿真软件COMSOL Multiphysics,以及在数值仿真建模过程中的边界条件设置和网格划分等关键建模步骤。在介绍周期性边界条件的设置时,通过引入一个平面密排的氧化铝多孔薄膜阵列实例,来说明二维密排六方晶系结构元胞的周期边界的设置特点。另外,这部分还介绍了两种典型的高效剖分网格的方法。新方法的引入使得保证结果正确的同时,计算所需内存大大减少,为研究节省了时间。第二部分介绍了调控贵金属纳米材料表面等离激元共振的几种有效途径及金属纳米材料表面等离激元共振在表面增强荧光中的应用。贵金属纳米结构的表面等离激元共振对纳米材料的几何形貌与尺寸、空间的排列方式和激发光的入射方向与偏振态变化都非常敏感,而这种特殊的共振响应在表面增强荧光的调控中拥有重要的地位,为金属衬底的制备与选择提供了有效的途径。在改变激发光的偏振态时,我们讨论了三维金属-介质-金属纳米阵列的圆二色性及其产生原因。在研究改变金属纳米衬底的几何尺寸对增强荧光的作用时,通过理论计算我们得到了不同体系的荧光增强因子,其变化趋势与实验测量结果相吻合。第三部分介绍了二维金属纳米阵列结构的表面等离激元共振特性。我们设计了一种内置V-形楔的纳米环阵列结构,研究了在改变其结构的几何参数和周围的介质环境时,它在不同共振波长处的表面等离激元共振特性以及电场不对称增强和远场定向辐射等有趣的光学现象。