表面等离激元是一种光激发下材料表面的自由电子集体振荡效应。自上个世纪六十年代发现表面等离激元现象以来相关的研究已经逐渐成熟。表面等离激元具有很多特殊的性质,可以将光局域在很小的空间尺度之内,形成很强的电磁场增强效应。表面等离激元也可以通过对入射光的频率选择效应来调制远场的光学响应。这些性质使表面等离激元成为了微纳光学中非常重要的组成部分。而近年来随着研究人员的深入探索,表面等离激元已不只是局限于微纳光学领域,而是和生物检测、化学分析、材料科学、信息技术等多领域交叉发展,成为了很多前沿科学技术的核心组成部分。本论文主要围绕大面积微纳结构产生的表面等离激元效应,结合实验结果及理论分析,研究探索了表面等离激元的近场增强效果及远场调制效应。具体来说,本论文的研究重点主要为以下两个方面。一、对于近场增强效应,设计并研究了一种双层金属光栅纳米结构,这种经过设计的双层金属光栅结构可以产生表面等离激元导致的电场增强,并同时产生光学腔模式这将使局域电磁场增强的范围扩大,而不止局限在金属表面。通过改变双层金属光栅的结构参数,以及仿真模拟计算分析,我们研究了不同电磁场增强模式的效果。这种并非局限在金属光栅表面的电场增强效应可以在提高原有的拉曼信号增强效果的同时也大大减少分子吸附在光栅表面的时间,实现了拉曼信号的即时探测。而这种利用微纳加工手段自上而下制备的纳米结构也具有很好的均一性稳定性以及可重复性,通过与微流系统的结合可以大大增加增强拉曼探测的实用性。此外也对金属表面吸附分子的荧光信号的增强效果进行了测量,为将来的生物检测打下来基础。二、对于远场调制效应,利用二氧化硅微球的表面等离激元效应对红外辐射效应进行了研究,并将二氧化硅微球混入表面多孔的有机高分子材料中,制备了可以在大气窗口范围高效进行红外辐射的材料,实现了较好的辐射制冷效果,白天与外界空气温度相比可以达到接近10度的制冷效果。同时测量了辐射制冷的功率及制冷效果,并对辐射制冷的实用化进行了探索。此外我们也对可以调制反射光波长的金属纳米结构进行了研究,并研究提出了两个可以批量化制作这些彩色纳米结构的加工方案。本文结合理论和实验研究了大面积微纳结构上表面等离激元的作用,主要针对其近场增强效果和远场调制效果进行了深入研究。并立足于自上而下的微纳加工手段,对大面积微纳结构的批量化制备进行了研究。本论文的工作加深了对表面等离激元的进一步理解,并为未来的基于表面等离激元的超结构的实用化可能性打下了基础。