天线能够实现自由空间中的电磁波与局域空间内能量的相互转换。在微波波段,天线工作频率处于大气透明窗口,被广泛用于无线通讯。而在红外光学波段,金属表现出等离子体特性,使得红外光学天线具有诸多新效应和应用,分子检测是红外天线独特的应用之一。光学天线的分子检测从原理上可分为折射率传感和指纹吸收传感,其中折射率传感通过添加分子前后天线工作频率的频移量获得分子的厚度和折射率信息,不能获取分子指纹等特征信息;而指纹吸收传感利用光学天线提供的强大局域近场显著增强分子的红外吸收,实现分子功能团的识别和鉴定。传统光学天线的工作频率单一,在检测物的多个指纹和多种分析物的并行检测方面具有局限性,同时光学天线的结构也较为复杂。本论文提出了一种结构简单、易于制的非对称光学天线,并对其分子检测性质进行了研究。本文的主要研究成果如下:（1）基于微带传输线和局域表面等离子体激元理论,设计了矩形贴片天线结构。利用FDTD方法对该光学天线进行了仿真分析,结果表明该矩形贴片天线在两种偏振条件下,分别在22.05和29.73THz处产生共振模式,适合于多频段的分子指纹检测。（2）实验制备了矩形贴片光学天线,实现了对PMMA聚合物的多个功能团的指纹检测。红外光谱测试表明,分子指纹信号在752cm-1和843cm-1处的强度分别为1.5%和1.25%,对应于PMMA分子中的C-C-O键和CH2键的面内振动模式。论文还对比了无天线结构时的分子指纹信号强度,发现无天线结构时PMMA的指纹吸收基本无法识别,表明矩形光学天线的共振效应具有增强分子指纹信号的性能（3）分析了天线几何尺寸和待检物对矩形贴片天线共振频率的影响。理论和实验结果表明矩形天线在长度（或宽度）方向上的尺寸增大会导致偏振方向与长度（或宽度）方向一致的共振模式向低频明显红移,同时偏振为垂直方向上的模式则发生微弱的红移。此外论文对比了添加分子前后矩形光学天线的共振频率变化情况,添加待测物PMMA后,共振模式的频率发生明显红移,我们使用有效折射率理论解释了这些频移现象。