在过去的几十年里,光纤推动了全球通信系统的革命性进展,已经构成了支撑全球信息交互的环路系统。现代光子学和光信息技术的进步,以及对高带宽和低功耗等性能要求的提高,促使光子元器件不断向微型化和集成化方向发展。一般来说,由于有限折射率的影响,光纤对光的约束能力受到衍射极限的限制。金属表面等离激元(Surface Plasmon Polariton, SPP)结构能够将光场能量约束在远小于光波波长的空间尺度内,是突破光学衍射极限的有效途径之一,在传统的光纤光路中引入金属结构可能成为改善光纤系统性能的一个有效手段。相比于光纤,金属纳米线SPP结构具有更强的局域效应,但传输损耗过大。在这样的背景下,我们提出基于标准光纤的SPP系统,将SPP金属结构集成进光纤光路,并将其应用于干涉仪、谐振腔等光子学器件。为系统地研究金属纳米线与标准光纤的集成,在本工作的第一部分,我们定量研究了金属纳米结构中的SPP传输损耗。由于银的本征损耗较小,化学生长的银线有很好的表面质量和直径均匀度,因此银纳米线有相对很好的导光特性,在传导型表面等离激元中有广泛的应用。但是银线的化学性质很不稳定,很容易与空气中的氧气、二氧化硫等发生反应,不利于长期保存,通常在空气中只能保存几天。金纳米线在可见和红外波段传输损耗略高于银纳米线,但是有很好的化学稳定性,在近红外波段有很好的应用前景。作为最为常用的两种金属纳米波导,我们这里定量研究金纳米线和银纳米线的传输损耗。依靠近场接触直接耦合,我们用拉锥的微纳光纤作为输入来高效地激发金属纳米线的SPP模式,定量可重复地测量纳米线的输出端光强,从而确定纳米线的传输损耗。对于260nm直径的银纳米线,我们测得633nm波长的典型传输损耗为0.41dB/μm。在785nm波段,我们得到210nm直径的金纳米线典型传输损耗为0.89dB/μm。对于金纳米线,我们还研究了传输损耗与直径的关系,随直径增加,一般来说金线的传输损耗减少。我们的直接测量结果对化学生长的金和银纳米线提供一个相对准确的参考值,为基于金属纳米线SPP波导的器件应用提供一些参考。基于上述工作,我们考虑在标准光纤回路中集成金属SPP结构,提出基于标准光纤的光子-表面等离激元复合回路。利用近场耦合,我们实现了785nm波段光子到表面等离激元92%的耦合效率,并在此基础上提出基于标准光纤的SPP探针,在通信波段实现了包括谐振腔和Mach-Zehnder干涉仪的全光纤光子-表面等离激元复合器件。其中光子-表面等离激元复合谐振腔品质因子(Q值)可达到6×106,Mach-Zehnder干涉仪(MZI)消光比可达到30dB。通过可热插拔的标准FC/PC连接,我们可以很方便地通过增加或减少标准光纤的长度来改变光程差,从而调节谐振和干涉器件的自由光谱范围。作为Mach-Zehnder干涉仪的典型应用,我们还进一步探索了标准光纤兼容的高灵敏度低功耗SPP传感器的可能性。综上所述,本论文基于拉锥光纤探针与金属纳米线的近场耦合,提出基于标准光纤的SPP系统,将SPP金属结构集成进光纤光路,并将其应用于干涉仪,谐振腔等光子学器件。一般来说,光纤有着很高的灵活性,在长程传输和芯片到芯片的连接中发挥重要作用,而金属纳米线的SPP结构有可能为微米量级的光子学和纳米量级的电子学提供连接桥梁。本课题的研究结果实现了纳米线SPP结构与光纤光路的无缝集成,有可能为光纤光学和纳米光子学的结合提供新的途径。