起源于金属中自由电子集体振荡的表面等离激元，以倏逝波的形式存在于金属和电介质界面，在纳米传感和波导、表面增强光谱、太阳能电池、非线性光学以及量子光学量子信息等许多领域有广泛应用。存在于金属纳米结构中的表面等离激元拥有超小的光学模式体积以及很高的光学模式密度，可以实现以往无法获得的亚波长尺度的光与物质相互作用。论文涉及表面等离激元光学和量子光学交叉领域的研究，包括表面等离激元结构局域和传播光场的性质，和表面等离激元在弱耦合范畴内对四能级原子系统量子相干性质的操控两个部分，前一部分的研究是后续研究表面等离激元与量子辐射体的联合体系性质的基础。　　第一部分中首先研究了多层表面等离激元波导结构。解析地给出了五层平板狭缝波导和柱形金属-介质波导的色散关系，通过模式耦合或杂化的方法，在多层金属-电介质波导中找到了强场局域在纳米狭缝中的长程表面等离激元模式和弱衰减亚波长局域的杂化表面模式。这些波导结构可以应用到基于表面等离激元的集成纳米光子器件中。　　接着，研究了基于表面等离激元的单纳米颗粒电催化反应成像。通过数值模拟，金膜上单纳米颗粒散射表面等离激元成像的实验结果得到证实。对金膜上纳米颗粒的表面等离激元共振激发的研究可以进一步改善探测信号和探测方式。这些结果在化学传感方面有一定的应用。　　第二部分的工作利用表面等离激元为量子系统提供纳米尺度的近场激发和对真空性质的调节。首先研究了四能级原子布居数的本征量子拍频及其在表面等离激元结构中纳米尺度上的实现。这种拍现象的机制是偶极矩不同的跃迁通道之间的相干，拍频由原子的内禀参数决定。这些参数可以通过自发辐射谱和双光子关联监测，从而提供精密测量的手段。利用共振表面等离激元纳米天线的近场增益和弛豫速率调节实现了对拍幅度、自发辐射谱、及双光子关联的拉比振荡的纳米尺度控制。　　接着，研究了表面等离激元诱导的各向异性Purcell系数导致的亚波长尺度自发辐射谱线的变化。发现了各向异性Purcell系数下四能级原子自发辐射谱线线宽的调节机制，并利用结构简单、宽带、亚波长尺度的表面等离激元波导结构和共振结构作为调节机制纳米尺度的实现。这个研究给出了表面等离激元在弱耦合范畴参与量子相干效应调节线宽的特性。　　最后，在表面等离激元纳米腔中实现了线宽可控的三峰结构电磁感应透明谱。解析地给出了原子布居的双重囚禁条件，研究了双重囚禁电磁感应透明吸收谱的线宽的调节，并设计了适用于在弱耦合范畴调节量子相干效应的共振表面等离激元纳米腔，用以实现位置、偏振依赖的线宽可控三峰结构双重囚禁电磁感应透明吸收谱。　　这些研究工作架起了表面等离激元光学和量子光学的桥梁，使表面等离激元有可能用于量子信息处理和量子非线性过程。这种表面等离激元和量子辐射体联合体系在超紧凑有源量子器件中有潜在应用价值。