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表面等离子波指的是金属表面自由电子和外部光子之间发生相互作用而激发的在金属表面传播的电磁波模式。表面等离子波纳米器件能够将光波局限在金属表面的亚波长区域内,从而突破了衍射极限对传统光学器件的限制,成功实现光学器件向亚波长尺度的跨越。随着对表面等离子波纳米光学器件研究的逐步深入,其在新型光子学器件和光学传感等微纳米器件研究领域必将拥有更加广阔的发展前景。本论文基于对称金属包覆介质的波导结构,运用光学矩阵波导理论分析了表面等离子波在纳米光学器件中的传输规律,并利用时域有限差分方法对理论结果进行了数值模拟验证。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)在对称金属包覆介质波导结构的基础上,提出了金属包覆皱阶周期性波导结构。采用转移矩阵理论,研究了金属包覆皱阶周期性波导结构中表面等离子波的传播特性,结果表明在金属包覆皱阶周期性波导结构中存在着与结构参数相关的表面等离子波禁带;利用时域有限差分方法,对金属包覆皱阶周期性波导结构进行了数值计算,模拟了表面等离子波的电磁场分布和频谱特性。(2)在金属包覆皱阶周期性波导结构的基础上,提出了表面等离子波波长分波器。通过设计金属包覆皱阶周期性波导的结构参数,可以对不同入射波长的表面等离子波进行波长分离;利用时域有限差分方法对不同结构参数的金属包覆皱阶周期性波导表面等离子波波长分波器进行了数值模拟,验证了表面等离子波在波长分波器中的传播特性和电磁场分布;实现了工作波长为756nm和892nm的金属包覆皱阶周期性波导表面等离子波波长分波器,其分光比分别达到了30.5dB和-29.2dB;通过调节金属包覆皱阶周期性波导的结构参数,可设计不同工作波长的表面等离子波波长分波器。(3)在对称金属包覆介质波导结构的基础上,提出了表面等离子波梳状滤波器。利用干涉理论分析讨论了表面等离子波梳状滤波器的基本传输性质;利用光学模拟软件FDTD Solutions对不同结构参数的表面等离子波梳状滤波器进行了数值模拟,研究了梳状滤波器的频谱特性和电磁场分布;通过调节表面等离子波梳状滤波器的结构参数,可以实现对透射率光谱的调整。(4)提出了一种利用衰减全反射方法测量了共轭聚合物非共振区域二阶超极化率分量的方法;基于共轭聚合物的一阶和二价非线性电光效应对电光聚合物表面等离子波波导调制器进行了研制,其调制深度随着直流偏压的增加而增大。