亚波长尺度下的光与物质相互作用是纳米光电子学非常重要也是非常前沿的研究课题，其中纳米光学天线为近远场的能量转换提供了更有效的平台。天线的形貌、结构以及所处的外界环境，都会调控其共振频率和近场增强效应。光学天线已经被广泛应用于生化传感、光电探测、单分子拉曼信号探测以及纳米激光等研究领域。本论文发展了一种基于氧化铝模板法的金属纳米天线阵列复合可控纳腔的制备手段，同时针对该结构进行了激射过程以及表面增强拉曼效应的光学特性表征。本研究主要内容包括：　　⑴采用二次阳极氧化的方法制备了周期性较好的氧化铝模板，利用聚苯乙烯小球（含或不含增益介质）作为介质纳腔引入周期金属天线阵列中，成功制备出天线阵列复合的可控纳腔结构。在样品制备过程中，通过使用不同周期的氧化铝模板进而获得不同周期的天线阵列，同时使用不同尺寸的聚苯乙烯小球制得不同尺寸的纳腔腔体。该结构具有多参数可调、重复性好以及易制备等特点。　　⑵针对所制备的天线阵列复合纳腔结构进行了模式分析，根据反射光谱的表征得到了两个不同吸收模式，一个较宽吸收谷对应银纳米阵列吸收模式（天线模式），一个较窄的吸收谷对应介质纳腔模式（腔模式）。当天线模式与泵浦光波长的匹配增强了泵浦效率，降低了纳腔激光的器件阈值。结合对该结构激射的阈值、偏振、方向性等物理性质的表征和分析，证明了该纳米激光具有低阈值、小模式体积、出射方向性好等特点。　　⑶天线阵列复合纳腔结构同样提供了一种很好的表面增强拉曼散射(SERS)基底。利用了R6G分子不溶于石油醚这一特点，经过萃取制得表面附着有R6G探针分子的聚苯乙烯小球(RAP)。利用该纳米颗粒作为SERS信号的供给源研究天线与纳腔体系中光与物质相互作用。比较相同的拉曼特征峰1436cm-1，天线复合纳腔结构的信号强度是单一纳腔结构的109倍。低浓度探针分子附着的聚苯乙烯小球（R6G浸泡液浓度10-12mol/L）所制各的天线阵列复合纳腔结构得到了相对单一纳腔约有3.5倍的信号增强，实现了基于纳米腔耦合结构的高灵敏SERS探测。　　⑷本文的创新点如下：①通过引入聚苯乙烯小球作为单元纳腔结合氧化铝模板与银膜反向剥离技术，巧妙制各了大面积含有缺陷介质纳腔银纳米天线阵列。制备方法简单、重复性高、参数可调。②研究了天线阵列调控增益纳腔的激光过程。通过共振天线阵列与泵浦光频率的匹配，实验上实现了三维亚波长局域的低阈值纳米激光，激光阈值为2.7MW/mm2。③利用石油醚萃取技术成功制备了表面吸附R6G探针分子的聚苯乙烯小球，并用其作为纳腔单元与天线阵列复合，实现了表面增强拉曼散射。相比较于单-纳腔结构，该结构的Raman信号被增强了两个数量级。