納米光子學或納米光學，所述納米區域學習行為和納米級物體和光在標尺的光之間的相互作用。它是光學，光學工程，電氣工程和納米技術領域。通常涉及可以通過（但不僅限于）表面等離激元極化子傳輸和聚焦光的金屬零件。術語納米光學，就像光學一樣，是指通常包括紫外線，可見光和近紅外（300-1200 nm自由空間波長）的情況。

由于衍射極限（瑞利標準），諸如透鏡和顯微鏡之類的普通光學組件通常無法將光聚焦到納米（深亞波長）范圍。但是，可以使用其他技術將注意力集中在光的納米尺度上。例如，表面等離振子，圍繞金屬納米級物體局部表面等離子體，近場掃描光學顯微鏡（NSOM）和掃描隧道顯微鏡是納米級開口和鋒利的尖端，以在使用。

納米光子學研究人員正在追求從生物化學到電氣工程的非常廣泛的目標。下面列出了其中一些目標。

如果可以將光減少到少量，則可以由小型檢測器吸收和檢測。小型光電探測器傾向于具有各種理想的特性，例如低噪聲，高速，低電壓和低功耗。

小型激光器具有光通信的各種理想特性，例如低閾值電流（省電）和快速調制（意味著大量數據傳輸）。非常小的激光器需要亞波長光學諧振器。有些墊片是激光的表面等離激元形式。

使用光刻或曝光來制造集成電路。為了制造非常小的晶體管，必須將光收集成非常清晰的圖像。通過使用各種技術（例如浸沒式光刻和相移光掩模），可以創建比波長更精細的圖像。例如，使用193nm的光繪制30nm的線。電漿技術也被提議作為這種應用。

熱輔助磁記錄是一種納米光子學方法，可以增加磁盤驅動器可以存儲的數據量。這需要在寫入數據之前先加熱一小段磁性材料亞波長區域的激光。磁性寫頭似乎具有金屬光學元件，以便在正確的位置看到光。

光電子學的小型化，例如集成電路中晶體管的小型化，導致速度和成本的提高。然而，僅當光學組件與電子組件一起按比例縮小時，才可以使光電電路小型化。這與芯片上的光通信有關（即，通過將光通過光波導發送而不是改變導線上的電壓，將信息從一個微芯片位置傳遞到另一個位置）。

當非常靠近表面的光被吸收時，太陽能電池的工作效率最高，這是因為靠近表面的電子很可能會被收集，使器件變薄會降低成本。研究人員，為了增加在最佳位置的光在太陽能電池中，已經對各種納米光電子技術進行研究。

利用納米光子學產生高峰值強度：將給定量的光能縮小到較小的體積（“熱點”）會導致熱點內的強度更高。這在非線性光學（例如表面增強拉曼散射）中特別有用。與傳統的平均光譜超過數億億的光譜不同，即使在熱點中只有一個分子，高靈敏度光譜也是可能的。

納米光子學的一個目的，以產生比衍射極限的精確的圖像（深副波長）超材料被稱為“使用或其它技術超透鏡是創建一個”。

掃描近場光學顯微鏡（NSOM或SNOM）是一種完全不同的納米光子技術，可達到獲得分辨率遠低于波長的圖像的相同目標。它也被包括在具有非常尖銳的尖端或非常小的孔徑此光柵成像表面。

近場顯微鏡技術是指使用近場技術以實現更一般的納米級亞波長分辨率的任何技術。例如，雙面偏振干涉在垂直平面中的點的分辨率的波導表面上。

金屬是將光限制在遠低于其波長的有效方法。它最初用于無線電和微波工程。在那里，金屬天線和波導可以比自由空間波長小數百倍。出于類似的原因，可見光可以通過納米尺寸的金屬結構（例如納米尺寸的結構，尖端和間隙）限制在納米尺寸內。這種效果有點類似于避雷針，在避雷針中電場集中在尖端。

該效果基本上基于以下事實：金屬的介電常數是非常大的負值。在非常高的頻率（等離子頻率及更高頻率，通常是紫外線）下，金屬的介電常數不是很大，并且金屬對電場集中沒有用。

許多納米光學設計看起來與常見的微波和無線電電路相似，但尺寸卻縮小了1/10萬以上。畢竟，無線電波，微波和可見光都是電磁輻射，只是頻率不同。因此，其他部分相同，并且已經變為1 / 100,000的微波電路以100,000次的頻率類似地操作。例如，對于無線電八木天線納米光學八木天線是由研究人員在基本上相同的設計制造的。

金屬平行板波導（帶狀線），電感和電容集總常數如所述電路元件（在頻率可見光分別的值的毫微微亨利和Atofarado順序），偶極天線的所述傳輸線的阻抗匹配和用于微波頻率眾所周知的所有技術都是納米光子學發展的當前領域。也就是說，納米光學和小型微波電路之間有許多非常重要的區別。例如，在光頻率下，金屬的行為不像理想導體，并且表現出有趣的與等離子體激元相關的效應，例如機械電感和表面等離子體激元共振。類似地，光場以與微波根本不同的方式與半導體相互作用。

當物體進行傅立葉變換時，它是由不同的空間頻率組成的。高頻對應于非常精細的特征和鋒利的邊緣。

當這種物體發出光時，具有很高空間頻率的光會形成an?逝波。它僅存在于非常靠近物體的一兩個波長內，并在遠處消失。這是衍射極限的起點，在該極限下，當透鏡形成物體時，子波長信息會模糊。

納米光子學主要與近場e逝波有關。例如，上述超級透鏡防止了the逝波的衰減并且使得能夠進行更高分辨率的成像。

超材料是人造材料，旨在具有自然界中未發現的特性。這些是通過使陣列的結構遠小于波長來實現的。重要的是，結構的尺寸要小（納米）。這樣，光不會從單個結構中散射出來，而是像形成均勻的連續介質一樣相互作用。