表面等离子体激元是一种沿着金属-介质界面传播的电磁表面波,由于其表面增强和高度局域的特性,使得人们得以克服衍射极限,在亚波长尺度的金属微结构中实现对光的传导和操控。目前,表面等离子体激元的理论研究趋于成熟,逐渐形成完善的学科,并在集成光学领域占有关键的一席之地。基于表面等离子体激元的应用研究也已在多个领域取得突破进展,包括集成波导、生物传感检测、纳米光刻、数据存储和新型光源等,从而极大地提升了光子器件的性能和光学回路的集成度。本文旨在帮助推进纳米尺度下光波的操控和光子器件设计,因此,基于表面等离子体激元在集成波导方面的研究,我们提出一类新型的滤波器和解复用器。本论文主要的研究内容如下:首先,根据金属的Drude模型,基于麦克斯韦方程组,理论分析了表面等离子体激元的色散特性,并介绍了表面等离子体激元的四个特征参数,以及根据波矢匹配在金属表面将表面等离子体激元激发出来的方法。接着,介绍金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导结构的原理和性质。其次,简要分析了本论文用到的研究方法,介绍了时域有限差分方法(Finite-Different Time-Domain,FDTD)的实现原理、激励源设定、稳定性要求和边界条件等,并结合FDTD仿真软件,对边耦合和肩耦合这两种谐振腔结构的耦合模理论做了阐述,分析验证了它们的传输和反射特性。然后,基于交叉形MIM波导的传输特性,我们将其与一组六边形谐振腔耦合,设计出一种新型的滤波器结构。该结构中,两条MIM波导相互正交,构成一个输入端口和三个输出信道。耦合模理论分析显示,通过调整不同信道间的表面等离子体波之间的相位,可以使得滤波信道中的传输效率达到峰值。而这一过程可以直接通过调节谐振腔的位置来容易地实现。我们采用FDTD仿真对理论分析进行了验证,此外,仿真显示在该结构中,通过调节耦合距离可以优化传输效率和线宽,还可以调节腔体的边长和填充介质来实现工作波长的调谐。最后,基于交叉波导上滤波器的理论研究,我们设计出一种新型的解波分复用器。该结构由一组十字交叉波导与三组六边形谐振腔构成,通过合理的布局,在三个信道中可以得到较为均衡的传输光谱,并最终得到较理想的传输效率和传输线宽,这说明该结构能成功实现波导交叉中的三端口解复用,对于构建复杂的光学系统和网络具有极大的应用潜力。