我们知道，利用电子电路可以控制电子的传输和存储，但是电子电路的性能在数字信息传送时颇受限制。研究发现，采用基于光纤和光子回路的光通讯系统可以解决这个难题。但是，光子元件一般在微米尺寸，而电子芯片已发展到纳米量级，这两者显然无法有机地集成。最新的研究发现，基于表面等离激元的回路有可能将电子学和光子学同时纳入纳米尺度，进而解决这两者的尺度不匹配问题，从而，有关亚波长微结构(如金属/介电微结构)中的表面等离激元与光传播的研究意义重大，相关的研究正逐渐发展为亚波长光子学和等离激元学，它们在等离激元芯片、光产生、数据存储、显微技术和纳米印刷技术等方面有着潜在的应用。 所谓表面等离激元即沿导体表面传播的波，通过改变金属表面的结构可以调控表面等离激元的性质，在一定条件下表面等离激元与光发生相互作用，出现一些有趣的物理效应。长期以来，物理学家、化学家、材料学家乃至生物学家都对表面等离激元产生兴趣。不过，表面等离激元及相关研究成为新的国际研究热点是源于1998年Ebbesen等人发现的亚波长金属微结构中的光透射增强效应。本论文从以下三个方面深入探讨了亚波长金属/介电多层结构中的表面等离激元和光传播性质。 第一，我们从理论上发现表面等离激元在带孔金属与介电材料的界面附近的相干效应，并揭示其对光传播的影响。首先，我们在亚波长带孔金属银的表面覆盖超薄介电层，利用时域有限差分方法研究光在其中的传播行为。研究表明，表面等离激元在金属银与介电材料的界面附近发生相干效应，通过改变介电层的厚度可以调节各个表面等离激元模式的相位，从而调控该系统中表面等离激元的色散关系。进一步研究发现，表面等离激元的相干导致该系统中光产生异常透射的峰位和强度发生改变。该工作首次在理论上发现了表面等离激元在该系统中的相干效应及其对光透射的影响，为调控亚波长微结构中电磁波的传播提供了一种独特的方法。 第二，我们从理论和实验两方面研究了由“介电材料-带孔金属银-介电材料”构成的三明治亚波长结构中表面等离激元和光传播性质。理论上我们利用时域有限差分方法和有效介电常数理论来研究该系统中的光行为；实验上，我们利用磁控溅射和聚焦离子束刻蚀技术制备三明治样品，并利用分光光度计对其进行光谱测量。研究表明，该结构中上、下两界面的表面等离激元通过倏逝波而发生耦合。光在该亚波长系统中发生异常透射效应，该效应不仅来源于其中的表面等离激元，而且还来源于表面等离激元的耦合。当三明治结构中带孔金属被同种介电材料所覆盖，同种表面等离激元的耦合导致光异常透射峰的强度增大；但当三明治结构中带孔金属被不同种介电材料所覆盖，不同种表面等离激元的耦合导致光异常透射峰的峰位发生改变;并且表面等离激元的耦合效应随着金属层厚度的增大而指数式衰减。该工作系统地给出了表面等离激元及其耦合对亚波长三明治结构中光透射的影响，并且，首次利用有效介电常数理论定量研究实验中光透射模式，给出了精确标定该系统中光发生异常透射模式的一种手段。 第三，我们从理论和实验两方面研究了亚波长带孔金属/介电多层结构中表面等离激元和光传播性质。研究表明，表面等离激元以及表面等离激元的耦合效应会导致光在可见光区和近红外区发生异常透射，在多个共振模式上突破光的衍射极限。随着多层膜层数的增大，表面等离激元的耦合导致一些新的共振模式出现，从而在光的透射谱上出现一些新的透射峰;同时，表面等离激元的耦合导致透射峰的品质因子增大。该工作首次揭示亚波长带孔金属/介电多层结构中光的异常透射行为，同时为亚波长光子结构中的光传播性质提供了一种调控方式。 总之，我们的研究工作从理论和实验两方面揭示了亚波长带孔金属/介电多层结构中表面等离激元丰富的性质和异常的光透射行为，丰富和发展了亚波长光子学和等离激元学。这些研究结果为发展新型电磁材料和器件提供科学依据，为实现调控电磁波开拓思路。