贵金属纳米结构产生的局域表面等离激元共振能够将入射场能量有效限制在结构表面,从而形成很大的局域场增强,提高纳米尺度上光与物质的相互作用,在微纳光子器件方面有着广泛的应用前景。例如贵金属纳米结构已被用来设计高灵敏度生化传感器、纳米光源、光开关等微纳光子器件。然而局域表面等离激元共振具有较大的辐射损耗,这会造成共振品质因子的降低,弱化局域场增强,进而影响基于贵金属纳米结构微纳光子器件的性能。然而在由金属纳米颗粒构成的阵列结构中瑞利异常与局域表面等离激元相互耦合能产生表面晶格共振,从而有效抑制体系的辐射损耗。表面晶格共振具有窄线宽、品质因子高的特点,能够克服局域表面等离激元的上述不足,大大增强了上述应用的性能而被人们广泛研究。在入射光照射下,金属纳米颗粒仅能产生垂直于偏振方向的表面晶格共振。后来人们发现在较大的金属颗粒构成的阵列中,能够产生多重表面晶格共振。最近人们发现在纳米棒阵列中能够激发平行表面晶格共振。因此,如何实现垂直与平行表面晶格共振的同时激发将对阵列结构光学响应的调制及应用具有重要的意义。本文提出采用各向异性纳米颗粒阵列激发多重表面晶格共振,研究中我们设计并研究了两种不同的各向异性贵金属纳米结构,分别是L-形金纳米棒和U-形纳米环,利用其在两个方向上能够同时产生偶极矩的特点来同时激发平行和垂直表面晶格共振。研究表明,通过选取合适的结构参数,能够在这两种金属纳米结构形成的阵列中,同时激发起垂直和平行表面晶格共振:(1)研究了单个L-形纳米颗粒的光学响应,以及不同的参数对其局域等离激元模式光谱位置和峰值的影响。通过调整长宽高的大小,对成键和反成键共振的峰位和峰值进行调制。利用成键模式和反成键模式能够同时在垂直和平行方向上产生偶极矩的光学性质,讨论了由L-形纳米颗粒构成的阵列结构中成键模式和反成键模式与瑞利异常耦合的光学响应以及相应共振位置处的近场分布。结果表明成键与反成键共振都可以实现与瑞利异常的耦合,进而同时激发平行和垂直表面晶格共振。(2)利用U-形环磁偶极共振的等效偶极矩垂直于纸面,能够同时向两个方向上散射电磁波的特点,研究了单个U-形环的光学响应并探究了不同的参数对其磁偶极共振和电四极共振光谱位置和峰值的影响。在此基础上,选取了两个参数的U-形环阵列进行计算,计算了不同周期下的光学响应以及相应共振位置处的近场分布,计算结果表明单一的表面晶格共振同时受到x和y方向周期的调制作用而劈裂为两个表面晶格共振。此外,U-形环的电四极共振也能够同时激发两种表面晶格共振。证明贵金属U-形环阵列是一种很好的产生多重表面晶格共振的体系。