随着纳米科学与技术的迅速发展，金属纳米颗粒受到越来越多的关注。在各种不同形状的金属纳米粒子中，金纳米棒由于化学性质稳定特别是存在着显著地影响物理性质的纵向等离子体共振特性已经受到了广泛而深入地研究。金纳米棒的光学特性会被一个正在接近的纳米粒子影响，这是由于改变了金纳米棒的纵向等离子体共振峰位。这个特性已经充分地被利用来制造不同功能的传感器。然而，大多数基于单根金纳米棒设计的传感器通常都是通过测量线性光学性质（如散射）的变化来探测。在实际应用中，探测纵向等离子体共振和精确测量峰位偏移是非常困难，将严重阻碍超高灵敏度的传感器的制作。此外，在物理上可以预计通过探测非线性光学特性（例如二次谐波和双光子荧光）使得传感器在空域和频域上都能提供一个较高的分辨率。　　基于以上问题我们提出了利用纳米天线传感器来探测纳米粒子的尺寸，光势能和光力，使用离散偶极近似(DDA)和时域有限差分(FDTD)两种数值方法来研究纳米天线捕获纳米粒子过程中的非线性光学性质。本文按以下六个章节展开描述:　　第一章为引言部分，简要介绍了当前金纳米棒的线性和非线性光学特性的研究进展以及通常用来研究金属纳米粒子的光学性质的常用数值计算方法。　　第二章主要介绍了离散偶极近似方法的基本原理和数学描述，并且通过计算金纳米棒的消光谱对尺寸和偏振的依赖性和电场分布来验证该方法的有效性。　　第三章描述了纳米天线传感器的物理模型。首先，利用数值计算方法计算整个系统(antenna+NP)的归一化双光子荧光强度的变化来探测纳米粒子的尺寸和材质，证明了这种纳米天线传感器比由单根金纳米棒设计的传感器具有更高的灵敏度。然后，通过改变构成纳米天线的两根金纳米棒之间的角度可以辨别纳米粒子的运动方向。　　第四章主要介绍了时域有限差分算法的基本原理和使用该方法仿真时需要注意的几个重要问题，包括数值稳定性、数值色散问题和边界条件等。　　第五章介绍了计算施加在微粒上的光力的基本理论和数值方法。根据麦克斯韦应力张量的方法，我们能计算不同尺寸的金纳米小球在微流通道流动所形成的光势能。发现当纳米天线已经捕获一个纳米粒子后再捕获第二个纳米粒子的可能性会显著地减小，这意味着可以实现按照顺序地依次捕获纳米粒子。系统(antenna+NP)的双光子荧光和纳米粒子的光势能之间是存在着确定的关系，从而记录整个系统的双光子荧光就可以得到光势能和光应力的信息。最后，我们设计了一个由两组非常靠近的纳米天线组成的传感器，能更加满意地实现在微流通道里一个接一个地捕获和释放流动的纳米粒子的功能。　　最后一章概述总结了全文的主要内容和研究工作中存在的一些不足，还讨论了这些研究工作的后续进行情况，希望在不久的将来将会实现。