随着纳米技术的飞速发展,人们对天线尺寸微型化的要求也在不断提高,在光波波段,电磁波的波长已经小至纳米量级,在传统天线理论中,因为衍射极限的存在,无法把光波高效地耦合到纳米量级器件中,而光学天线的出现很好的解决了这一问题。光学天线可以突破衍射极限,在纳米尺度上可以增强光与物质的相互作用,而且可以对光场进行操控,另外,光学天线还可以有效地增强局域场强度。因为这些特点的存在,光学天线已经得到了很大的关注,其应用研究目前主要集中在光电探测、传感、热传导、太阳能电池、以及光谱分析等领域。本论文围绕纳米光学天线的结构,不断的进行了优化设计。在本文中,作者研究了椭球孔阵列对光学漏波天线特征参数的影响,除此之外,还设计了一种方向图可重构的纳米光学天线,而且对它的结构进行了优化。本论文主要是对以下两个方面开展了研究:(1)基于四层等离子激元结构(硅—金—硅—二氧化硅),通过在金属层中构造不同的椭球孔阵列,我们提出了两种不同结构的光学漏波天线,分别为一维对称锥形光学漏波天线和二维对称锥形光学漏波天线。基于天线理论和有限元方法,对光学漏波天线的一些物理特性进行了数值研究,比如,回波损耗,插入损耗,辐射方向图,旁瓣电平,方向性,半功率波束宽度,带宽等。研究结果发现,当天线工作波长为1550nm时,两种光学漏波天线的带宽都为80THz(包含了S+-L+波段),而且,一维对称锥形光学漏波天线的方向性是大于二维对称锥形光学漏波天线的方向性,此外,我们分析了填充材料光学漏波天线的影响,当在天线端口处分别填充空气和氮化硅的时候,两种光学漏波天线都表现出较好的物理特性,例如,较低的回波损耗和插入损耗,但是,对于两种不同的填充物,天线在性能上会有一些差异,例如,在一维对称结构中,当在天线端口处填充氮化硅时,天线有更少的回波损耗和插入损耗,更低的旁瓣电平,以及更好的方向性。该工作在论文的第三章中完成。(2)基于有限元法,对可重构纳米光学天线进行了深入的研究和分析,该纳米光学天线结构是由三层圆盘组成,从上至下,依次为二氧化硅—二氧化硅—硅,金纳米棒阵列被嵌入在中间层圆盘里。根据等离子激元理论,我们研究了该纳米光学天线在近红外波段的远场辐射和近场透射情况,结果表明,通过改变纳米棒阵列嵌入角度α,不但可以实现xoy平面方向图波束指向任意可调,还可以实现透射谱的可重构,此外,我们还研究了纳米棒阵列结构的其它几何参数对透射率的影响。该工作在论文的第四章中完成。