近年来，随着纳米尺度下加工和表征技术的发展和成熟，表面等离子体--这一发现于上世纪初的表面物理学分支又再度激起了人们极大的研究兴趣。本文就基于表面等离子体亚波长金属结构的纳米光学器件和光刻技术的应用基础展开了深入的理论和实验研究，为推动和促进表面等离子体相关纳米技术的实用化研究提供了有价值的参考。论文的主要研究内容和成果包括：　　 1.基于表面等离子体亚波长金属结构的纳米光学器件研究。我们详细分析了表面等离子体在亚波长金属结构中的传播特性，在此基础上设计和提出了多种纳米光学器件，包括具有亚波长成像功能的金属纳米透镜，可以大角度控制光束传播方向的等离子体光束偏折器，以及超越人眼分辨极限的高分辨率彩色滤光片。通过电子束沉积和聚焦离子束直写等微纳加工方法，我们制作了单元尺寸仅为10μm，能量透过率超过60％的彩色滤光片。相比于传统光学器件，这些表面等离子体纳米光学器件不但光学性能优异，而且在尺寸和性质稳定上具有极大的优势，因而很适合用于微纳光学系统之中。　　 2.表面等离子体亚波长金属结构在薄膜光伏技术中的应用基础研究。我们将表面等离子体亚波长结构引入到了光伏器件之中替代了传统的ITO透明电极，并利用表面等离子体的局域特性来增强薄膜太阳能电池对入射光的吸收从而增强光伏转换效率。我们使用了纳米压印光刻技术加工了相关的有机薄膜太阳能电池器件。相比于采用传统ITO透明电极的参照器件，实验证明这种表面等离子有机薄膜太阳能电池约有35％的光伏转换效率增强作用。　　 3.表面等离子体亚波长金属结构与纳米光刻技术的结合研究。通过利用亚波长金属结构耦合激发具有特定横向波矢的表面等离子体，我们提出了三种高分辨率干涉光刻方案，包括多层金属介质结构干涉光刻，增强型表面等离子体干涉光刻以及超透镜(superlens)干涉光刻。通过理论计算和电磁仿真，这三种干涉光刻方案都被证明可以用来实现特征尺寸远小于工作波长的纳米图形(特征尺寸约为工作波长的1/14～1/7)。这三种光刻方案具有设备简单，可扩展性强以及制造成本低的技术优势，因为其特别适合用于实验室加工各种科研任务中所需要的精细纳米图形。