Fano共振首先在量子系统中被提出,它是由窄带离散态和宽带连续态发生耦合和干涉所引起的。然而实际操作中,稳定的气体激光器和严苛的实验条件严重了制约它的研究。科研人员发现,MDM型表面等离子体光波导结构具有结构紧凑、制作简单、成本较低、对表面等离子体激元(SPPs)的强束缚性以及较低传播的损耗等优点。因此,MDM型波导结构的传输特性受到研究者的持续关注。随着研究的深入,科研人员创造性地将量子系统的Fano共振效应引入MDM型波导系统。他们将处于不同谐振状态下的两个谐振腔分别视为离散态和连续态,两个谐振腔之间足够小的耦合距离能确保它们之间的有效耦合。大量的工程实践结果证实,它们的传输谱会呈现出尖锐和非对称的典型Fano共振谱。因此,MDM型波导系统的Fano共振效应得到了证实。考虑到MDM型波导结构的优势以及尖锐和非对称的谱线特点,基于Fano共振的MDM型波导器件已经广泛应用于滤波器、解分复用器、折射率传感器、温度传感器、慢光器件和光开关等工程实践领域。本论文的主要研究内容如下:(1)设计了一种支持多重Fano共振的金属-介质-金属(MDM)型表面等离子体光波导结构,该结构由和直波导直接相连的枝节谐振腔与另外一个临近的同心双圆环谐振腔组成。利用有限元法进行数值仿真,研究了耦合距离、枝节的高度以及同心双圆环内、外环半径对Fano传输特性的影响。同时,结合磁场分布图,分析了多重Fano共振形成的物理机理。另外,通过改变填充在同心双圆环谐振腔内介质材料的折射率研究了该结构在折射率传感器领域的应用。该波导结构具有灵敏度为1400nm/RIU,品质因数高达1380的传感特性。最后,研究了该波导结构的慢光特性,结果表明Fano峰附近的最大群折射率约为11.4,最大延迟时间约为0.076ps。(2)设计并对基于Fano共振的两种超紧凑MDM型等表面离子体光波导结构进行了详细的研究。波导结构由直波导、枝节谐振器、开口环谐振器(SRR)或带有齿型谐振腔的开口环谐振器(TSRR)组成。模拟结果表明,该结构可以实现双重Fano共振,并且它们对某些结构参数以及SRR和TSRR中的介质的折射率是敏感的。新颖和有趣的结果是,对于TSRR,当与它连接的齿型腔的旋转角为90°和45°时,可以实现对两个Fano共振的谐振波长的独立可调性。此外,在折射率传感器的应用方面,灵敏度和品质因数均较高。由于传输相移的急剧变化,随着法诺共振的出现,将有较大的色散产生。结果表明,当光延迟时间约为0.1ps时,最大群折射率大于14。(3)设计了由缺陷盘谐振器和带有纳米挡板的直波导组成的表面等离子体光波导系统,它的传输特性通过利用有限元法进行了分析和研究。仿真结果表明,该系统能产出双重Fano共振,它们是由缺陷盘谐振器激发的两个离散态和插入纳米挡板后的MDM直波导激发的连续态相互耦合所形成的。双Fano共振的峰值波长能通过调控结构参数来进行灵活地调整,这意味所提出的波导结构在设计上有很好的灵活性。此外,对所设计的结构在折射率传感器、温度传感器和光开关等方面的潜在应用进行了详尽的研究和分析。