光的传输特性一直都是人们普遍关心的一个物理现象,随着人们研究的深入,人们可以通过不同的光子人工微结构对光的传输进行操控,其中,光子晶体作为一种由不同折射率材料组成的周期性人工微结构,在概念被提出后就引起了人们广泛的关注。光子晶体作为增强光吸收的一种陷光结构,是增强光吸收的有效方法之一。自表面等离激元提出以来,科学家们运用了各种新型光子器件来激发表面等离激元。随着光学器件研究的发展,人们更加关注突破衍射极限的表面等离激元的研究。本文提出并通过数值仿真证明了硅基微纳结构薄膜在给定吸收层厚度的情况下,能够在可见光范围内显著提高全向光吸收,并从理论上探讨了钙薄膜在Kretschmann激发下的等离激元特性,通过计算发现,具有等离激元特性的钙薄膜可用作Fraunhofer波长窄带滤波器。论文的第二章对本文中用的理论研究方法进行了阐述,其中重点讲述了通过平面波展开法对光子晶体的计算和严格耦合波法。论文的第三章提出了一种由硅基光子晶体与金属复合微纳结构薄膜,并通过数值仿真证明了在给定吸收层厚度的情况下,硅基微纳结构薄膜能够在可见光范围内显著提高全向的光吸收。与完整的硅/金属复合薄膜进行比较研究发现,在硅薄膜厚度相同的条件下,硅基微纳结构薄膜能够使吸收率提高近70%。此外,通过分析发现这种硅基微结构具有全向的完全带隙,能够在较宽的空间频谱范围提供合适的反射相移,使得硅基微纳结构薄膜的增强吸收效应在入射角高达60°的情况下依然可行。为了进一步研究硅基微纳结构的性质,本文利用平面波展开法计算硅基微纳结构薄膜的能带结构通过对相应结构的能带以及相应模式场构型分析可以了解,这种对入射角度变化不敏感的光吸收增强效应可以归因于,金属平板与截断的光子晶体中特殊的边界陷光效应和六角晶格的全向带隙。在论文的第四章,本文从理论上探讨了碱金属钙质薄膜在Kretschmann激发下的等离子激元特性。基于表面等离子激元,钙质薄膜对p偏振光的吸光率吸收可达100%,远远高于其在422.7nm的波长处区(对应于Fraunhofer g线)对s偏振光的吸光率吸收。在422.7nm的波长下,45nm厚钙质薄膜对s偏振光的反射率约为76%,当入射角为19?时,对p偏振光的反射率达到最小值。由于该基于钙质薄膜的窄带滤波器为体积庞大的固态器件,尤其适合于平面内集成,与传统的钙原子滤波器搭配使用效果更好。此外,基于钙质薄膜的等离子体滤波器在具有角度灵敏度和偏振灵敏度的传感器以及弱激光检测领域具有应用前景。