金属由于包含大量的自由电子，使其具有不同于一般介质的优越特性。它可以和电磁波耦合，在金属表面形成表面等离极化激元(SPP)。表面等离极化激元的电场强度局域于金属表面，随着离开金属的距离呈指数衰减。金属穿孔微结构由于可以激发表面等离极化激元而具有独特的光学性能。例如:增强透射、超分辨成像、光学天线、负折射材料、太阳能电池、生物传感器和荧光增强等。如今，它已经成为科学界的研究热点之一。　　本文对金属穿孔微结构的光学性质进行了实验和理论研究。其中所涉及的内容包括增强透射、相位共振、表面等离激元激光器、生物传感和荧光增强等。　　1)在金属穿孔微结构中，表面等离极化激元能够诱导光子通过小孔，形成增强透射。本文通过在小孔中放入金属颗粒引入局域表面等离激元(LSP)，研究了局域表面等离激元在增强透射中的作用。研究发现，当LSP共振产生的偶极子极化率的实部大于虚部时，促进增强透射;反之，抑制增强透射。　　此外，文中也研究了多个LSP共振是如何影响增强透射的。例如:在每个金属孔中放入两个尺寸不同的金属颗粒，在透射谱中会出现两个LSP共振峰。而在金属椭圆环阵列的光学透射中，影响透射的不仅有椭圆金属颗粒激发的LSP共振而且还有椭圆金属腔激发的LSP共振。　　2)在三明治金属环阵列中，由于SPP模式和LSP模式互相杂化，会产生一种类似于相位共振的共振模式。这种共振模式的电场在金属环腔内和腔外之间的相位是不同的。方向相反的是π相位共振，在透射谱中形成谷，并且随着入射角的变化会分裂;方向相同的是0相位共振，在透射谱中形成峰，是局域模，不会随着入射角度的变化而分裂。　　3)我们从优化金属微结构出发，设计了一种互补式金属三明治结构。这种结构支持三种共振模式:对称SPP模式、反对称SPP模式和磁共振模式。由于这种结构可以有效地减少欧姆损耗和辐射损耗，将能量限制于介质腔中，可以提高表面等离激元共振的品质因子。另外，我们分别以非色散增益模型和色散（激子共振）模型为例，数值模拟了这种结构的受激辐射，并且研究了它们的受激辐射阈值和最大品质因子。这为表面等离激元激光器的实现提供了一种方法和途径。　　4)通过在穿孔金属微结构的表面镀上不同厚度的介质层，我们研究了透射谱随着介质层厚度的变化，从而得到透射谷对介质厚度的依赖性，并获得了用增强透射做成的介质厚度传感器的灵敏度。接着，通过化学的方法我们在穿孔金属微结构上嫁接了一个单荧光分子层。通过金属微结构激发的表面等离极化激元，增强荧光发射。实验中，我们分别研究了荧光发射强度对金属微结构周期和金属与荧光分子之间的介质层厚度的依赖性，得到了最强荧光发射强度的参数，然后给出了我们的解释。　　这些关于金属微结构的研究，对于将来开发表面等离激元的应用提供了方法和途径。