微尺寸天线的研究已经逐渐成为了一个热门领域。如果传统天线的尺寸足够小以至于能对太赫兹波,光波和近红外光波波段的电磁波产生反应,则可称其为微尺寸天线,其尺寸为纳米到微米数量级。微尺寸天线在与天线尺寸同数量级波长的电磁波照射下,其表面会出现局域表面等离子共振,结果是天线上出现等离子体振子,这些振子可以散射电磁波,这种散射波的特性由天线的尺寸、形状和材料等决定。因此通过设计不同形状与尺寸的天线,就能对散射波的幅度、相位和极化方向等参数进行控制,从而实现对远场波前的操控。这样,天线就可以广泛应用于诸如偏折光线,亚波长聚焦,具有多种功能的超薄平面透镜、纳米半波片、隐身材料、光电转换、太阳能效率增强、拉曼增强、荧光增强、量子通信、细胞检测、表面等离子增强(SPR)、纳米通信、数学运算等领域。虽然微尺寸天线有非常广阔的应用前景,但目前微尺寸天线的理论发展还不成熟,从天线的理论分析和模型建立,到材料选型,再到加工技术等环节都还处在研究阶段。尤其是在验证所建立的天线模型环节,通常是采用有限时域差分算法,该算法存在耗时量大,不容易收敛等缺点,这使得研发效率大大降低。本文尝试将经典微波波段中,用于计算电磁波的RWG矩量法(RWG-Moment of Method,简称RWG-Mo M,RWG为发明该方法的三位作者姓名首字母)算法引入到微尺寸天线的求解中来,对天线模型的散射场进行快速求解,通过与有限时域差分法的计算结果进行比较,当RWG-MOM算法用到求解由C形天线组成的三种操纵光波的超薄透镜参数时,相比较于时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,简称FDTD)算法实现了最少30倍,最快100倍以上的速度提升。另外本文也设计了一种银纳米天线,可以使圆极化光的相位产生从0到2π的任意突变,用以实现光的自由偏折和聚焦,接着讨论了影响纳米天线阵列的聚焦和折射能力的因素。本文以微尺寸天线检测微生物的应用为例,探讨了微尺寸天线在生物医学领域的应用。微生物的大小、相对位置和实验环境等因素对天线谐振频率的影响,同时不同形状的天线,对于同种微生物加载时,其谐振峰频率的变化情况。