提高器件集成度和通信容量是光通信器件研究的发展趋势,也是目前所面临的挑战。当前用于信息处理的电子器件正在快速地逼近原理性的速度和带宽极限,这对通信以及其他技术都是一个日益严重的问题。最有希望解决这一问题的一种方法是将信息的载体由电变为光。然而,光在电介质中存在衍射极限,这限制了光通信器件的集成度。表面等离子体波导利用金属自由电子振荡和光相互作用,能打破衍射极限,将光限制在纳米尺度内,大大提高器件集成度。本论文结合前人提出的长程表面等离子体波导、混合表面等离子体波导和楔型表面等离子体波导提出了一种长程混合楔型表面等离子体波导;我们用有限元方法仿真了波导的模场性质,结果显示在保持类似模场限制的情况下损耗大大减小;我们分析了波导的制作方法和制作误差对模场性质的影响,结果显示在140度楔角下,波导具有较好的制作误差容忍度。我们还设计了一种长程混合狭缝型表面等离子体波导,并仿真了利用这一波导中非简并四波混频效应的全光开关。在增大通信容量方面,基于硅基波导的片上模式复用和波分复用等复用技术一样,可以在一个新的维度上增大通信容量。在本论文中,我们利用基于绝缘体上硅条状波导的宽度渐变非对称定向耦合器,设计和仿真了可用于片上模式复用系统中的模式交换和模式广播器件。仿真结果显示,我们设计的器件能高效地实现模式复用,模式交换和模式广播的功能,并且器件插入损耗小、制作工艺简单。