随着现代光电子技术的高速发展，对光电子元器件的尺寸要求越来越小。但当元件尺寸非常小时，其运作性能会由于量子涨落、电阻电容延迟、器件散热等问题而在将来达到物理极限。而金属纳米结构表面等离激元（surface plasmon，SP）器件的纳米光子集成技术由于具有电子学中高集成度高可控与光子学中高速高容量二者的优势而备受研究者青睐。表面等离激元形成于金属与介质的界面处，具有高度局域化的场分布，适合用来进行纳米尺度的光操控，在亚波长光学、数据存储、显微术和生物光子学等方面都受到重视和研究。SP一般可分为局域化的表面等离子体(LocalizedSurface Plasmon，LSP)和非局域化的表面等离极化激元(Surface Plasmon Polariton,SPP)。LSP通常由金属纳米结构激发，并且被束缚于该结构附近，不能传播。SPP由金属内的电子密度波和介质内的倏逝波相耦合并沿界面传播。其表面电场具有高度局域特性，在金属与介质交界处具有最大值。表面等离子体器件的这种局域增强效应，使其在非线性效应的应用中具有先天的优势，主要表现为:局域场增强效应能够给局部电场带来若干个数量级的提高，从而大大降低了非线性效应的阈值功率要求;对表面的高度敏感性有助于提高全光控制、传感等应用中的器件性能;表面等离子体的激发是一种飞秒量级的时间过程，可以应用于太赫兹以上的超高速全光信号处理。　　然而，随着金属纳米等离子体结构的不断缩微化，在一些极端尺度下经典的电磁模型将面临新的问题。经典模型是一种局部模型(Local model)，认为空间上某一点的极化强度仅取决于该点的电场分布。这实际是一种近似，极化强度实际依赖于周围空间中的电场分布，这被称为非局域效应(Non-local effect)，当电场被局限到足够小的尺度（一般在纳米到亚纳米量级）时Non-local效应将对电磁场分布带来显著的影响。当LSP或SPP结构中有局部的特征尺寸（如金属颗粒间的间距、狭缝的尺寸等）达到这个量级时，金属表面的极化电荷密度应当看做分布在一个有限的薄层，而非理想状态下的无限薄的表层。此时量子力学中泡利不相容法则将表现为电子云之间的相互排斥，简单的Drude模型不再适宜描述金属的介电常数。有人提出了一种流体动力模型(Hydrodynamic model)来描述该状态在Non-local模型下，金属表面的径向介电常数不仅与频率相关，还与波矢有关。计算表明，受Non-local效应的影响，SP结构的场局域效应并非无限增强，而是到达一定的极限就无法进一步压缩。因而，在分析一些极端尺度下的金属表面非线性效应时，有必要考虑Non-local效应对介电常数的影响，以便获得较为准确的场分布与非线性响应。因此研究等离子体结构中非局域效应对增强二次谐波产生的影响具有有重要意义。　　论文首先介绍了表面等离激元基本原理和光学的非线性现象，重点介绍了二次谐波的产生。研究的重点是非局域效应对场增强的影响。数值模拟方法则重点介绍了有限元法和有限差分法两种，并对该文所用的计算软件Comsol Multiphysics进行了说明。该文主要研究金属二聚体表面等离激元结构中非局域效应对场增强的影响。提出了一种利用金属二聚体增强基波和二次谐波的方法。采用流体动力模型对二聚体进行数值分析，研究非局域效应对场增强的影响。模型的正确性是通过对比非局域流体动力模型与Drude模型的计算结果来验证的。　　二聚体的间距对场增强有着重要的影响。随着间距的减少，场增强是增大的。但是，非局域效应在尺寸越小时越明显。这解释了较大尺寸时没有考虑非局域效应依然可以得到比较准确结果的原因。同时也告诉在极端的尺寸下考虑非局域效应影响的必要性。另外，相同的间距下，非局域效应对二次谐波的影响比基波要大。再者，在固定间距的条件下，局域和非局域模型中的基波/二次谐波频谱的峰值与二聚体的边长存在着较好的线性关系。这些对器件的设计有一定的指导意义。