金属表面等离激元(Surface Plasmons Polaritons,SPPs)在金属与介质交界面传播,金属的表面结构会改变SPPs的特性,因此可以通过改变金属的表面结构,控制表面等离子体与入射光波的相互作用。而且SPPs对电磁场具有很好的限制与增强作用,为小型化光子器件的发展提供了新的选择。而基于金属-介质-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导的等离激元折射率传感器,对波长的敏感度高、结构简单、尺寸较小,能够满足未来光子器件对于小尺寸、低成本的要求,在生物、化学检测中具有重要的作用。本文的研究目的是通过对表面等离激元传感器的结构设计,来提高传感器的折射率敏感度、品质因子等参数。本文首先介绍了金属SPPs的基本理论、SPPs的激发方式、金属的介电常数模型、SPPs的重要参数和MIM波导的基本理论。然后提出了一种内齿轮环形腔折射率传感器,研究了内齿轮环形腔各个尺寸变化对传感器传感特性的影响。通过对结构参数的优化,内齿轮环形腔折射率传感器的折射率敏感度达到了1225 nm/RIU,品质因子最大值为484。接着,为了提高传感器的敏感度,我们在内齿轮环形腔结构的基础上设计了双内齿轮环形腔传感器,它可以使内齿轮环形腔的齿模式发生分裂,形成两个谐振谷。模拟结果显示,两谷折射率敏感度分别达到了1250 nm/RIU和1300 nm/RIU,相较于单内齿轮环形腔传感器,敏感度进一步获得了提高。为了提高传感器的品质因子,本文采用内六齿轮环形腔结构,成功使得其透射谱线中环模式和齿模式谐振谷的半峰值宽度(Full Width at Half Maximum,FWHM)减小为6nm和10 nm(均比内四齿轮环形腔谐振谷的FWHM更小)。然后,在内六齿轮环形腔结构的基础上,设计了一种基于桩-内六齿轮环形腔的折射率传感器。由于内六齿轮环形腔谐振模式与桩谐振模式相互作用,新系统中激发出了Fano共振,在透射谱图中形成Fano共振非对称线型。通过参数优化,这种折射率传感器的折射率敏感度为810 nm/RIU,品质因子的最大值为3072,比先前设计的几种结构有很大的提高。