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近些年来,传统介质集成光学器件由于衍射极限的限制,在小型化、集成化方面遇到瓶颈,而表面等离子波可以把能量高度限制在金属介质分界面处。因此,人们开始关注表面等离子波及其器件,希望能够在微纳米级的器件和光回路中得到广泛应用。本文从麦克斯韦方程组出发,先介绍了表面等离子波的基本概念,讨论了表面等离子波的存在条件及表面等离子波解的形式,指出表面等离子波的实质是束缚电荷密度波,是光波在金属表面激发引起的电荷密度涨落,产生集体振荡辐射出的电磁辐射模。表面等离子波的损耗来自于光子与金属中等离激元相互作用形成的欧姆损耗,当光子频率与金属中的等离子体频率相匹配时,发生等离子共振,此时光子与等离激元能量交换最大,损耗也最大。本文分析了当介质为增益材料时等离子表面波的损耗问题,尽管根据现有的增益介质参数无法完全补偿金属损耗,但是可以使损耗问题得到一定程度的缓解。本文分析比较了两种对称三层波导结构的基本模式和特性,金属-介质-金属(MIM)结构和介质-金属-介质(IMI)结构,前者具有很好的限制性,但同时带来损耗的增加。基于这二种结构并结合介质光波导的特性,本文提出了一种高限制性的槽形结构,分析表明该结构在二维尺度上都具有较好的限制性,当芯区横截面尺寸为200nm×800nm,能量限制因子高达98.5%。横向模式尺寸近似等于芯区宽度。另外,将金属颗粒阵列作为表面等离子波的载体,本文分析了单列金属颗粒阵列、双列金属颗粒阵列,阐述了表面等离子波限制性、损耗和场增强效应三者之间具有同向变化的联系。提出采用交错金属颗粒阵列构成的具有纳米尺寸的超短1×2(400nm×250nm)、1×3(500nm×350nm)分束器。