这篇硕士/博士学位论文《金属纳米结构局域光场增强和Fano共振理论研究》主要探讨了金属纳米结构在光通信和传感器技术中的潜在应用。金属纳米结构，特别是表面等离激元共振（Surface Plasmon Resonance, SPR），是当今纳米光学领域的热点研究对象，因为它能够打破传统的衍射极限，使光学效应能够在亚波长尺度上得以实现。
论文首先介绍了表面等离激元的基本概念，这种现象发生在金属与电磁场相互作用时，能产生强烈的局域电场增强。这种增强的电场不仅有助于提高光信息传输与处理的效率，还使得纳米尺度的生物化学传感成为可能，甚至可以达到单分子级别的检测灵敏度。论文的创新点主要集中在以下几个方面：
1. 设计了一种同心月牙圆盘结构，该结构同时结合了针尖和狭缝，利用有限元模拟软件Comsol分析了其在平面波光场下的局域电场增强因子（Local Field Enhancement, LFE）。研究发现，通过调整结构参数，尤其是月牙结构的四极共振模式与狭缝的四极共振模式的匹配，可以实现表面电场增强约2-3个数量级，且共振峰可在400到800nm波段内调节。
2. 提出偏心月牙圆盘结构，该设计通过优化月牙与月牙形狭缝的相对位置，使得所有极次的共振模式都能达到最佳匹配。结果显示，偏心结构的二极和六极峰电场增强可达700倍，四极峰的LFE因子更是提升至1400倍，显著提高了结构的调谐性能，为实现单分子探测提供了可能。
3. 研究了金属圆环结构间的耦合产生的Fano共振现象，这种共振可以降低金属损耗，提高光场增强效果。论文中通过设计非对称双圆环结构，观察到大圆环的多极共振模式被小圆环的偶极共振模式激发，进而通过激发大圆环的六极和八极共振峰实现Fano共振，增强了结构的调谐性和共振灵敏度，拓展了其在化学和生物传感中的应用潜力。
论文的贡献在于提出并优化了几种金属纳米结构，以增强局域光场和利用Fano共振提高传感器的性能。这些创新性的设计和理论研究对于推动纳米光学技术的发展，特别是纳米尺度的光通信和高灵敏度传感技术的进步，具有重要的理论和实际意义。
