随着生物医学的发展，人们对蛋白质、DNA等的研究已经达到单分子水平，单分子检测成为生命科学领域近十年来迅速发展的一项重要研究内容。本论文以利用周期性纳米金属孔洞结构、缺陷纳米金属孔洞结构进行单分子探测为研究出发点，研究利用金属和介质等纳米结构的局域电场增强实现高灵敏纳米孔洞光学检测，通过控制荧光分子所处的局域电磁环境实现更高的荧光增强因子，从而提高单分子检测的灵敏度和准确率。本文主要研究基于金属纳米孔洞结构的表面等离子体激元（SPP）的局域电场增强，模拟光学周期性金属纳米孔洞和缺陷金属纳米孔洞结构，分析纳米结构的反射特性，局域电场增强。主要研究内容包括：　　1.建立了一种简化的金属周期结构纳米孔洞理论分析模型—二维纳米金属凹槽结构模型。简化模型的建立大幅度地提高了计算效率，给出了各种结构参数下的详细分析结果，包括凹槽深度和光学周期对结构反射光谱及局域电场增强效果的影响。同时，揭示了当凹槽深度一定时金属纳米结构的反射光谱存在“消极”现象。　　2.模拟缺陷金属纳米结构的反射特性及局域电场增强的特点。与光子晶体相似，通过引入缺陷结构，打破结构的光学周期性，从而引入缺陷模式，调节光子态密度，实现了局域电场增强达到50倍以上。　　3.模拟三维金属纳米孔洞结构，实现了局域电场增强。同时，对用于单分子探测的金属纳米结构设计具有一定的指导作用。　　4.利用缺陷金属纳米结构对周围环境介质的折射率进行探测。借助局域电场增强效应，大大提高了探测灵敏度，探测灵敏度达到700nm/RIU。与光学周期性金属纳米结构相比，探测灵敏度提高了12倍。这在溶液成分分析，空气质量检测，水污染检测等方面具有广阔的应用前景。