金属纳米结构由于能够与电磁波发生强烈的耦合作用，因而具备许多独特的光学性质，其在诸多领域都具有不错的潜在应用价值，目前已成为纳米光子学领域的热点研究对象。本论文利用电磁仿真软件，分别对金属纳米结构的Fano共振、Q值计算、以及在热光伏太阳能电池系统设计方面的应用展开深入的研究。　　首先，我们设计了一种简单的非对称“工”字型金属纳米结构，对其Fano共振的光谱特性及其电场分布进行了详细的分析，总结了谐振模式随着结构尺寸变化而变化的规律，特别是中间的连接杆对结构的光学特性有重要影响。利用连接杆可以随意地将Fano谷从高频移到低频，将谷的深度由浅变深;同时还能将束缚场压缩到一边，使结构的场增强能力得到大大的提升。经连接杆优化过的“工”字型结构的折射率灵敏度约为1.6μm/RIU，品质因子则有25RIU-1。最后，我们将结构等效成由电阻、电容和电感构成的振荡电路，对其响应光谱进行了模拟。　　随后，我们对金属纳米结构的Q值计算展开了研究。从Q值的原始定义出发推导并简化了Q值的时域计算式，然后结合时域有限差分法计算了几种典型的金属纳米结构的Q值，并详细分析了Fano谐振各特征模式的Q值;作为对比，也利用频域半高宽公式对上述结构的Q值进行了计算。结果发现尽管频域半高宽公式能够适用于简单的金属纳米结构谐振模式的Q值计算，但是在处理Fano谐振的Q值时将会出现较大的偏差，有时候甚至严重偏离了实际值以致计算结果没有意义。因此，在计算金属纳米结构的Q值时，应尽量使用本文从Q值定义推导而来的时域拟合公式。然后基于Q值的准确计算，我们利用Q值与场增强的关系设计了性能优异的Fano结构（场增强达180倍）。　　最后，我们着重设计了一种耐高温的太阳能光谱选择性吸收和选择性辐射结构。选择性辐射结构由钽的方块阵列构成，其辐射谱是具有特定带宽的窄带光谱，既能抑制禁带宽度以下的电磁辐射，又能适当地控制远高于禁带宽度的辐射，可以有效地规避导致SQ极限的本征损耗;辐射谱线稳定可靠，对辐射偏振及角度并不敏感。选择性吸收结构则由六角密堆的钨三角形颗粒构成，其吸收谱对入射角度和偏振并不敏感，吸收带宽覆盖了整个太阳光谱，同时还能有效抑制太阳光谱以外的长波辐射损耗。根据细致平衡分析计算，我们所设计的吸收辐射结构可以在一个很宽的温度范围内，使热光伏太阳能电池系统的太阳能利用率突破传统太阳能电池的SQ极限。