金属表面等离子体波具有沿金属/电介质界面传播,且沿垂直于该界面方向急剧衰减的特性。由于它具有很强的光场局域特性,可以广泛应用于波导器件及光子回路的构建。随着微纳加工技术和近场扫描光学显微镜技术的发展,对金属表面等离子体波的研究广泛展开。本论文主要从理论和实验两方面研究金属微纳结构表面等离子体波的共振特性。我们结合使用近场扫描光学显微镜和远场光路测量方法测量了微纳周期结构的近场光学和远场光学特性,同时通过与理论模拟结果进行比较,深入地分析了这些微纳结构的表面等离子波共振的物理机制。　　 我们利用聚焦离子束加工技术在厚度为120nm的金薄膜上加工制作了晶格常数为3.0μm的简单方格结构和复方格结构,使用近场扫描光学显微镜测量了这两个微纳周期结构在近红外波段的近场强度分布,利用基于平面波的传递矩阵方法模拟了这两种结构在相应波段处的近场强度分布。理论和实验结果都表明金属表面微纳结构可以实现对光场的局域及光场增强,同时金属表面的细微结构会对光场的局域特性有较大的影响,通过在金属简单方格结构周围加细微结构,可以改变光场的局域位置和局域光斑的数目。　　 我们利用纳米加工技术在100nm厚的金薄膜上加工制作了不同晶格常数和不同结构大小的圆孔周期结构、长方格周期结构及三角孔周期结构,测量了这些结构在800nm到2000nm的透射谱。仔细分析了SiO2/Au(10)、SiO2/Au(11)和Air/Au(10)三个共振峰受晶格常数、结构大小和结构形状的影响。理论和实验结果均表明晶格常数对表面等离子体共振位置有极大的影响,同时结构大小和形状等参数也有一定的影响。当考虑由微纳结构散射的表面等离子体波相移的因素后,能够较好地解释共振峰的准确位置。该研究有助于设计微纳周期结构以实现在不同波段处的表面等离子体共振,以实现生物传感等应用。　　 我们在100nm厚的金薄膜上加工制作了晶格常数分别为3.0μm,3.05μm和3.1μm的圆孔周期结构,使用近场扫描光学显微镜测量了这些结构在1500nm到1640nm波段内近场强度分布,研究了相应模式的表面等离子体波的特性,如波长和传播方向等。由于金属微纳结构的倒格矢丰富,因此其能支持不同模式的表面等离子体波,通过对某一特定微纳结构的近场成像,我们观察到了金属表面等离子体波及其相互作用的图像,并分析了表面等离子体波的特性。结果表明当晶格常数增大时,表面等离子体波的激发波长相应增大,这与从远场透过谱中得出的结论是一致的。　　 光纤探针是近场扫描光学显微镜的关键部分,它的孔径大小几乎决定了近场扫描光学显微镜的空间分辨率,商品的光纤探针只会给出50nm、100nm、150nm等粗略的孔径尺寸参数,在加工镀膜过程中不可避免造成透光孔径的变化,因此需要在实验中确定光纤探针的孔径。我们提出了一种精确测量光纤探针孔径的方法,通过在不同的吸光材料上刻蚀不同宽度的纳米狭缝结构,使用光纤探针扫描该结构获得近场强度分布,通过分析该近场强度分布图,可以得到光纤探针在该实验条件下的孔径尺寸,结果与标定孔径的误差在20％以内。