自从1998年Ebbesen等人首次报道了光波透过刻蚀亚波长孔洞阵列的金属薄膜产生超强透射的现象以来,由于这一现象可以突破衍射极限并且可以将光局域在纳米尺度的范围内,因而吸引了越来越多的研究人员投身于这一领域的研究。目前,虽然人们对这一现象产生的物理机理存在争议,但科研人员利用它的特性开发了许多亚波长结构的光学元器件。此外,基于表面等离子体的各种纳米光子器件也是现今为止人们认为最有希望实现纳米全光集成回路的基础。金属纳米谐振腔是实现超小型新颖激光光源的关键器件。由于具有刻蚀光栅结构的金属薄膜可以实现局域场增强和打破衍射极限的特点,为利用这一特性,本论文设计采用两片具有周期光栅结构的金属薄膜对接,从而在金属纳米谐振腔中同时获得超小光斑和超高局域场增强,并进而探索了具有优越光子特性的光物理机理,同时对几种不同缺陷结构的金属纳米腔的共振特性和局域场特性进行了分析。其中对于中间嵌入椭圆缺陷结构的金属纳米腔的研究属于创新性工作,目前没有见到有关的报道。本文的研究成果主要有:[1]研究了具有周期浮雕结构的金属纳米腔的共振特性。发现随着浮雕结构的周期数的增加,波峰数目不断增加,并且最大谐振波长发生了红移现象。此外发现随着腔上下两部分的间距增加,共振波长的峰值在减小,并且共振波长向短波长偏移。当增加浮雕结构的振幅值时,共振波长线性地向长波长方向移动。[2]研究了浮雕结构中具有直线缺陷的金属纳米腔的共振特性。结合之前研究的结果以及正反两方面的数据,说明了表面等离子体激元是一种沿着表面传播的波,并且它的传播特性与表面的结构特性有关,且易受结构的影响。[3]创新性的设计了由两个金属板构成的纳米腔,在其内侧的金属板上刻蚀了周期结构,并且在腔的中间嵌入了椭圆结构。通过研究它的共振特性,实现了金属纳米腔中的局域增强效应,聚焦最强处的振幅可以达到入射光场的二十几倍。我们还通过改变腔的各个参数,发现了如何设计优化腔的结构。本文的研究对获得新型超小激光光源提供了重要的技术参数。