研究发现，金属纳米粒子及其聚合物具有异常光学透射性能，并且其透射光谱受结构的形状、对称性、材料及入射光偏振态等因素的影响。因此，可以通过不同形状及尺寸金属纳米粒子的组合调谐金属纳米结构的表面等离激元谐振模式，从而产生新的非线性光学效应，如费诺（Fano）谐振、电磁诱导透明、Rabbi分裂等。其中，费诺谐振具有窄半高宽、高谐振强度及对周围环境介电常数的敏感等特性，使其在实现高灵敏度生物分子传感领域具有非常好的应用前景。目前关于费诺谐振的研究主要集中于单个费诺谐振特征的研究。本文基于金属纳米圆环和纳米棒组合、双交叉开口谐振环组合，分别构造了具有多费诺谐振特征的金属纳米结构，并探索了其在生物传感中的应用。首先，利用基于三维时域有限差分(FDTD)算法仿真研究了纳米圆环和纳米棒组合的费诺谐振效应，通过调谐结构参数，使其产生了多个费诺谐振特征。采用多层表面等离激元杂化模型，通过分析纳米结构内部电磁场与电荷密度分布特征，确定了纳米结构内部不同组分(纳米粒子)之间表面等离激元的耦合杂化模式，阐明了多个Fano谐振效应的产生物理机理。其次，设计并制造了具有费诺谐振非线性光学效应的双交叉开口谐振环金属纳米结构。通过分析其近场电荷分布特征，研究了单个开口谐振环表面等离激元谐振模式与双交叉开口谐振环光学特征的关系，阐明了费诺谐振的产生机理。采用电子束刻蚀技术对其进行了制造并测试了结构的光谱特征。实验光谱特征和仿真光谱特征符合程度较好。最后通过在双交叉开口谐振环结构表面旋涂不同的分子分析了基于菲诺谐振征的生物传感特性。结果表明，生物传感器的灵敏度达到470nm/RIU。综上所述，我们通过分析金属纳米粒子组合结构内部近场电磁场及电荷分布特征确定了非线性光学效应(费诺谐振)的产生机理，构造并实现了两套多费诺谐振效应的金属纳米结构，探索了其在生物传感中的应用。