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在微纳米尺寸的金属结构或者粒子表面激发，基于表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）效应的消逝场，对外界环境变量和结构自身参数的变化非常敏感。金属纳米结构可以突破常规光学器件的衍射极限，用于实现全光调制、存储、生化传感、微纳米粒子的操控和测量。并且，相关器件的尺寸都在微纳米量级，有利于器件的芯片集成。本文的主要研究内容如下：本文讨论了金属微纳米结构的SPR耦合条件。推导了P偏振光入射到半无限大金属-介质界面时产生SPR效应的色散关系及相关的特征参量；从单层金属纳米膜层表面的SPR效应出发，通过理论计算详细分析了堆栈型多层金属-介质纳米结构的几何参数及周围环境折射率变化对结构表面光的反射率及共振吸收峰的影响；讨论了金属-介质-金属（Metal-Dielectric-Metal，MDM）纳米结构、梳状金属及金属-介质纳米结构中，由于SPR效应而导致的类电磁感应透明（Electromagnetically Induced Transparency，EIT）现象的基本理论，并比较了传统EIT和金属微纳米结构中的类EIT现象各自的优缺点及未来发展趋势。在论文中提出了一种空腔棱镜耦合模型，详细分析和讨论了该结构的SPR波矢耦合条件。通过在空腔棱镜中灌注酒精和CS2两种溶液，在实验上分别观测了相应的反射光角度分布谱，并且在CS2的反射光谱上观察到了明显的SPR现象。对实验结果进行了讨论，对比分析了不同入射角时，待测液体对光的吸收和SPR效应导致的光强减弱。通过改变空腔棱镜内待测液体的折射率及银纳米膜层的厚度，在理论计算上分析了不同参数时，结构反射率的变化规律；借助时域有限差分（Finite Difference Time Domain，FDTD）方法分析了矩形和三角形单齿银-介质-银纳米光栅结构的光学透射特性，及梳状银-介质纳米结构的光学反射特性。相应的光学特性由金属-介质纳米结构的几何参数决定。本文通过实验研究了银微米球对带有锥型空气腔的空心石英光纤锥的光谱透射特性的影响。用熔融法制备了不同直径的空心石英光纤锥并比较了相应的透射光谱；将直径为2.3μm的银微米球推送进空心石英光纤锥中，并观测和比较了推送过程中光纤锥透射光谱的变化规律。实验结果表明，微米银球的介入导致了空心光纤锥的两个透射共振峰强度和位置的变化；借助FDTD仿真计算分析了银微米球-空心光纤锥结构的几何参数，及周围环境折射率的变化对透射光谱的影响。本文设计并研究了一种包含有300-500nm银纳米球的沙漏型石英光纤结构在1550nm附近的光谱透射特性。用超声振荡方法将银纳米球灌注到空心石英光纤中，并用熔融法制备出包含有银纳米球的沙漏型石英光纤结构，它的几何形态取决于银纳米球的直径、光纤的材质及拉制过程中光纤受热和拉力的均匀性；实验研究了沙漏型结构的石英光纤的光谱透射特性，研究结果表明，银纳米球附近SPR效应和沙漏型空气腔的共同作用，可以改变该结构的光透射谱。用FDTD方法分别计算模拟了入射光波长，银纳米球直径和梭型空气腔等几何参数及结构周围环境折射率不同时，银纳米球石英光纤透射光谱的变化规律。本文的相关工作丰富了金属微纳米粒子掺杂光纤器件及金属-介质纳米结构的研究内容。空腔棱镜、具有类EIT效应的金属纳米光栅结构和包含银微纳米球的石英光纤可以应用于光学传感器、光存储及光波调制器件。