微纳光子学是物理学和光学工程研究的重要分支,融合了光学\光电子学和纳米科技等,研究在微纳尺度下,光与物质相互作用过程中新光物理学机理和特殊物理学效应。其研究范围包括光与物质相互作用的规律及其在光产生、光传输、光操纵、光调控和光电探测等方面的应用。微纳光子结构中典型的光物理学特性包括波导共振、Fano共振、等离激元等纳米尺度下新的光学效应,而被广泛地应用于生物/化学传感器、表面增强拉曼散射光谱学、太阳能电池等结构或器件中。我们以微纳光子结构/器件的实现及其中光物理学共振效应研究为主要内容,开展了如下方面的工作:(1)微纳介质和金属光栅制备及其Fano共振效应研究制备具有不同衍射效率波导耦合介质光栅,研究了基于衍射过程和二阶波导共振模式间的类Fano耦合效应。通过改变光栅的占空比,提高了其衍射效率,从而增强了类Fano耦合效应。证明了构造类Fano耦合效应的基本原理,也从侧面验证波导耦合金属光子晶体中的Fano共振来源于等离激元的光散射效应。在单一的ITO薄膜中制备了波导光栅结构,研究了其中的类二阶布拉格衍射过程及其与波导共振模式间的相互作用。在特定的入射角,实现了两种模式的空间重合。在此基础上,研究了该结构的光学分束功能。其分束比和工作效率可通过调整光栅调制深度和ITO波导厚度得以优化。基于上述ITO薄膜光栅结构,进一步蒸镀银纳米薄膜壳层。研究了银膜中的等离激元模式的光谱学响应特性,以及它们和光栅下面ITO薄膜中波导共振模式间的类Fano耦合效应。在TM偏振条件下,观察到对称型和非对称型表面等离激元共振模式及其与二阶波导模式间的类Fano耦合共振。(2)双金属光子结构及异质结型局域化等离子共振特性研究研究了利用溶液法和光还原法制备二元金纳米颗粒和银纳米线构成的双金属网格状光子结构的新方法。揭示单个金纳米颗粒和单根银纳米线中的偶极子和四极子等离激元共振模式,并研究了这些共振模式间相互作用产生的异质结界面态等离激元。(3)金纳米杯的化学合成和多重局域化等离子共振特性研究利用基于纳米模板和种子生长的化学合成方法,制备了尺寸、形貌可控的金纳米杯结构。全面研究了金纳米杯结构生长过程及形貌控制的多种影响因素和参数。利用二氧化硅小球和酚醛树脂柔性包覆层模板制备了不同尺寸的金纳米杯。结合光谱学特性研究,分析了金纳米杯结构中等离激元的物理学本质,以及相应的局域场和电荷分布特性。进一步调整反应溶液的量,制备金纳米盖-金纳米杯-金纳米壳等系列结构,并表征了其形貌和光谱学响应特性。