超构材料由于其独特的电磁响应特性受到了人们的极大关注,已经发展成为横跨物理学、化学、生物学以及医学等领域的一个研究热点。超构材料中Fano共振是由超辐射的亮模态和亚辐射的暗模态之间相消干涉产生。由于暗模态的激发,可以有效抑制体系的辐射损耗,获得高品质因子共振,并增强近场,从而提高了其在传感、表面增强拉曼和非线性光学等领域的应用性能。目前大部分超构材料是由高欧姆损耗的金属纳米结构构成,其Fano共振品质因子低、谱对比度小,并且存在局域热现象,严重阻碍了Fano共振的应用。基于Mie共振的高折射率介质（如:硅、锗、砷化镓等）超构材料在可见光和近红外波段的内在损耗低,其Fano共振品质因子高,谱对比度大,并且易于调控,在很多领域都有着巨大的应用潜力,因而全近年来介质超构材料中Fano共振研究受到广泛关注。本文的工作就是围绕全介质超构材料Fano共振进行理论模拟研究,主要研究了调制超原子位形对由非对称硅纳米棒对和劈裂的非对称硅纳米棒对构成超构材料的Fano共振的影响;由刻有非对称矩形槽的硅纳米盘构成的简单超构材料中多重Fano共振的激发与调制以及双Fano共振表面增强拉曼衬底;硅纳米长方体阵列和劈裂的硅纳米长方体阵列中高品质因子anapole模式的激发。具体包括以下几个部分:1.Fano共振的品质因子与单元胞的净偶极矩成正比,通过调制近邻偶极矩间的作用可以改变单元胞的净偶极矩进而调控Fano共振的品质因子。我们引入超原子的交替翻转位形,研究了超原子间作用对Fano共振品质因子的影响。在非对称硅纳米棒对和劈裂的非对称硅纳米棒的交替翻转结构中,因近邻偶极矩间的相消作用减小了净电偶极矩,从而抑制了Fano共振的辐射损耗,其品质因子相对于未翻转结构提高了接近一个量级,近场增益提高两倍。而且随着周期的减小,近邻偶极矩间的作用增强,Fano共振的品质因子得到更显著的提高。特别是,在交替翻转的劈裂结构中,Fano共振的品质因子随间隙宽度的增加而增加,这与未翻转结构中的结果是相反的,这是因为每个硅棒的电偶极矩y方向分量相互抵消减小了其总偶极矩。另外,研究发现材料的吸收损耗越小,通过调控超原子位形提高Fano共振品质因子的效果越显著。2.多重Fano共振要求纳米结构支持多个暗模式,一般结构较复杂,并且难以实现独立调制。在刻有两个非对称矩形槽单体硅盘构成的超构材料中,模拟的透射谱呈现出两个尖锐的Fano共振。这两个Fano共振起源于两个不同的物理机制,一个起源于两个槽的电四极子和圆盘的磁偶极子的杂化模式,另一个起源于圆盘的电四极子和双磁偶极子的杂化模式。通过调制两槽间距（2d）和x方向周期（px）,可以实现两个Fano共振的频率在较宽的范围独立调制;通过改变盘的半径（R）和厚度（t）,也可以同时调制两个Fano共振的频率。另外,基于我们所设计超构材料的双Fano共振表面增强拉曼散射衬底的增强因子达到7.0×1015,理论上可以实现单分子的表面增强拉曼探测。3.提出了同时实现提高Fano共振的品质因子和在粒子外部及内部近场增强的纳米结构,即劈裂的硅长方体阵列。首先模拟单个硅长方体的散射谱及电磁场分布证明了单个硅纳米长方体支持anapole模式,但其品质因子较低。利用阵列可以调制纳米粒子间的近场耦合作用减小辐射损耗从而提高anapole的品质因子并增大近场增益。但是其电磁场主要局域在介质粒子内部。通过在长方体中引入劈裂间隙,可以调制振子间的耦合。我们利用劈裂的长方体阵列构成的超构材料激发了高品质因子的Fano共振,并实现了Fano共振的品质因子随间隙宽度的增加显著提高,最大值达到4?10~6,同时不仅提高了纳米粒子附近的电场增益,而且也增强了介质内的磁场。在折射率传感方面表现出优秀的性能。