进入21世纪,光学得到充分的发展,但是传统光学器件的分辨能力由于衍射极限的限制无法再继续提高,已经无法满足目前实际应用需求。表面等离子激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）,一种在金属-介质表面由于入射光子和金属中的自由电子相互作用而形成并在金属表面传播的一种特殊电磁波,因其电磁场的局域增强效应、亚波长的尺寸与对环境变化十分敏感等特点成为近几年的研究热点。在控制与传输SPPs的结构中,金属-介质-金属（metal-insulator-metal,MIM）的波导耦合结构因其高分辨力、结构简单、集成度高的特点成为该领域的重点研究对象。Fano共振是基于SPPs波导耦合结构而产生的一种特殊光学现象,其实质是连续宽带模式（亮态）与离散窄带（暗态）发生相消干涉而形成,它的输出光谱表现为超窄并且极其尖锐的不对称共振谱线。因Fano共振的输出光谱对周围环境的变化极其敏感,微小环境的变化会引起较大的波长漂移,因此,将基于Fano共振的MIM波导金属微结构应用于传感领域可以极大的提高灵敏度,为高精度测量提供给了一个更好的选择。本文设计了三种基于表面等离子激元的MIM波导耦合结构并通过有限元方法（Finite Element Method,FEM）对其进行了系统的仿真与分析,主要内容简介如下:1、设计了一种基于单短棒波导与水平B型腔（horizontal B-Type resonance cavity,HBTRC）耦合系统的纳米金属结构,仿真结果表明,输出光谱存在尖锐的Fano共振曲线。分析了Fano共振的产生机理,通过破坏HBTRC对称性来讨论整个系统磁场的分布变化,并深入讨论了整个系统的每个参数对传输特性的影响。所设计的结构灵敏度可以达到1548 nm/折射率单位（refractive index unit,RIU）,品质因数（figure of merit,FOM）为59。2、设计了一种紧凑的基于表面等离子激元的纳米金属结构,由带有银柱和三角形短棒的MIM波导和半环谐振腔（half ring resonance cavity,HRRC）组成。使用有限元方法分析所设计结构的的透射光谱。透射光谱表明系统激发出了典型的Fano共振曲线,从子结构的输出光谱与各个光路之间的干涉效应两个角度分析了Fano共振产生的原因。分别分析了整个系统的结构参数对传输性能的影响。在最优的系统参数下,系统最大灵敏度为1723 nm/RIU,FOM为51。3、设计了一种带单短棒直波导与跑道环形谐振腔耦合的简单纳米金属结构。通过有限元方法分析了所提出结构的光谱特性。结果表明,存在尖锐的Fano共振特征和类电磁诱导透明（EIT-like）效应,这些效应是由带有单短棒的MIM波导和跑道环形谐振腔之间耦合激发的。讨论了直波导短棒作为耦合点在不同位置对Fano共振的影响与几何参数对传输性能的影响。并介绍了结构的制作方法、测试系统的主要仪器。讨论了在系统的所用金属材料为Ag的情况下,整个结构的材料损失情况。所提出结构的灵敏度可以达到1774 nm/RIU,FOM为61,并简单列举了三个应用。本文提出了3种基于MIM波导的微纳耦合结构,分析了Fano共振的产生机理,对各个结构的磁场分布HZ进行了分析讨论,并对每个结构的参数进行了优化,得到了最好的传输特性。本文的工作为基于SPPs的微系统应用到微纳集成光学芯片上提供了一种新的选择。