现代光学中，如何实现在纳米尺度上对光的调控是人们长期研究的问题，这对于能源和信息等领域的发展有着十分重要的研究意义。随着理论研究的深入和微纳加工技术的发展，亚波长的超材料能够实现对入射光相位、偏振、振幅的有效调控。尽管能够借助于先进的纳米加工工艺(如电子束刻蚀，聚焦离子束刻蚀等)实现器件制备，但是对于结构复杂的器件而言，上述制备手段存在时耗较长、费用昂贵等不足，因此很难实现大面积，高通量的生产。
　　胶体刻蚀不同于电子束刻蚀或者聚焦离子束刻蚀等传统的光刻技术，它具有成本低，制备快，产量高的特点。此外，利用胶体纳米球作为掩模具有三维立体性，所以在制备三维尺度的纳米结构上，特别是多层超结构，具有传统纳米制造工艺无可替代的优势。因此，继续探索胶体刻蚀工艺，拓展其图案的多样性，并提高器件性能，具有十分重要的意义。胶体刻蚀是利用自组装等方法将纳米级别的胶体纳米球排列为密堆积结构，并与纳米制造技术相结合的一种新的微纳加工手段。其中二维周期性排布的胶体纳米球作为蒸发，沉积，蚀刻或压印等的掩模板。如今，胶体刻蚀已广泛地被接纳，并被认为是一种便捷，廉价且可重复制造有序纳米结构的有效方法。
　　本文主要对胶体刻蚀过程中所得到的常见晶体做了光学性质的研究，并创新地提出了多层超结构的制备。本文利用时域有限差分法作为有效的计算工具，仿真模拟了一系列结构模型的光学特点，为后续实验设计提供了有效指导和参数优化。因为制备高质量的单层纳米球阵列是胶体刻蚀技术最为基本和重要的过程，所以本文在介绍胶体刻蚀工艺之前，设计实验提高了二维周期性排布胶体晶体质量。并分析了其中“三角”缺陷形成的原因，提出一些有效的改进方法。利用多重胶体刻蚀，制备了多层超结构阵列的方法。以此为例，对不同层数的纳米台阶结构，做了拉曼光谱的表征，并进行了比较，充分证明了多层结构完全可以拓展胶体刻蚀的应用。