● 摘要
表面等离激元（surface plasmon, SP）是金属表面自由电子和入射电磁场之间相互作用形成的一种电磁模。依据其表现形式可以将其分为沿着金属表面传输的表面等离极化激元（Surface Plasmon Polaritons, SPPs）和不能传播的局域表面等离激元（Localized Surface Plasmon, LSP）。贵金属纳米粒子的远场和近场特征主
要源自纳米粒子的局域表面等离激元共振（Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR）。研究发现，金属表面的LSPR 特性与金属纳米粒子的形状、大小、组分以及周围媒质等因素有关。此外，LSP 在纳米颗粒表面特定区域的电场增强效应，使得许多光学过程的效率显著提高，这一特性使其在表面增强拉曼散射、非线性光学、生物医学等方面有广泛的应用。近年来，金属手性微纳结构在众多领域广泛应用，其表面等离激元共振特性能引发的特殊的光学性质。本论文采用有限元方法研究了多切口金纳米圆环（MSR）阵列、双层多切口金纳米圆环（BMSR）阵列及旋转的BMSR 阵列的光学性质。具体内容及结果如下：
(1) 应用有限元方法研究了MSR 阵列的LSPR 特性，并研究了偏振状态、结构参数改变对其LSPR 特性的影响。结果表明，当入射光偏振角度变化时，MSR阵列的透射光谱不发生改变，但其表面电场强烈依赖于入射光偏振角度。当MSR结构参数改变时，圆弧纵横比发生变化，透射光谱发生红移或蓝移。
(2) 提出了一种双层结构——BMSR 阵列结构，研究其在线偏振光照射下透射谷产生的物理机制，并计算了入射光偏振角度、结构参数改变时其透射光谱的变化。研究表明，双层结构对于单层结构来说，多出一种磁共振模式，该结构在此模式下可以等效为LC 回路。入射光偏振角度的变化不影响BMSR 阵列的透射光谱。各结构参数改变时，两种共振模式发生红移或蓝移。
(3) 旋转的BMSR 是一种手性结构，本文研究该结构在圆偏振光照射下的圆二色性(circular dichroism, CD)。通过改变下层旋转角度发现较强的CD 效应出现在三个波段，对一个CD 峰处该结构上下层电流分析得出CD 效应产生的原因。此外，我们还研究了结构参数对旋转的BMSR 阵列CD 效应的影响。