表面等离子体激元(surface plasmon polaritons or SPPs)作为一种新型的能量和信息的载体,已经开启了纳米光子学的一个新的分支——等离子体光学。SPPs是一种在金属表面传播的表面电荷振荡和电磁场的相互作用混合模式,其振幅在界面两边是衰减的。由于可以将电磁场局域在突破衍射极限的尺寸,SPPs引起了大量的学者的研究兴趣,各种各样的基于等离子体的器件层出不穷,在各个领域诸如光子芯片集成,太阳能电池,生物化学传感以及光计算机都有着广泛的应用。　　 金属-介质-金属(metal—diecletric-metal or MDM)型波导由于具有长程传播和器件结构简单的优势,展示出了在全光器件设计上的潜力,被认为是未来最具有希望的光子电路集成的的组元。尤其是当这种等离子体波导跟纳米谐振腔相互耦合的时候,所形成的谐振腔系统可以提供各种新的功能,同时也可以用于改进器件的性能。　　 另一方面,基于光致激发的金属膜表面等离子体,所谓的表面等离子体共振(surface plasmon resonance or SPR),被广泛应用关于生物化学传感还有纳米蚀刻技术上。作为其中的一种激发方式,衰减全反射激发(attenuated totalreflection or ATR)不仅装置简单而且具备相当的实用性。而对基于这种装置激发的表面等离子体共振特性和反射光谱特性的研究也是极具价值的。　　 这篇论文主要对本人研究生期间在以上所述方向上的研究工作做一个总结。主要内容安排如下:　　 第一章:介绍了纳米光子学、SPPs的研究背景；从理论上简略描述了SPPs性质,介绍了表面等离子体的应用领域和应用前景,同时还简单描述了研究SPPs的数值工具。　　 第二章:主要由三部分组成。第一部分,简要介绍时域耦合模理论(coupledmode theory,CMT)以及MDM型表面等离子体波导的色散和光传输特性。第二部分主要从理论上分析两种效应对MDM型腔一波导系统的共振和透射特性的影响:包括波导与一个谐振腔侧耦合的系统中波导内的散射效应；以及在侧耦合双腔中腔与腔之间的耦合效应；第三部分,通过时域有限差分法(finite—differencetime—domain or FDTD)对在第二部分提出的理论预测进行数值验证。　　 第三章:我们主要讨论基于Kretschmann ATR激发装置激发的SPR特性的调制。本章主要分为四个部分。第一部分简要介绍SPR的研究背景。第二部分简单介绍一维光子晶体的概念以及光子晶体带隙的形成机制。第三部分讨论传统和改进型Kretschmann装置的SPR特性和其反射光谱特性。第四部分探讨在Kretschmann装置中,金属膜表面的介质光栅对SPR和反射光谱特性的影响。　　 第四章,对本论文进行了总结和研究展望。总结了本文的创新成果和不足,并叙述了该方向上可以进行的下一步研究。