亚波长金属波导结构是一种特殊的波导结构，它能突破传统光子器件受衍射极限的限制，从而实现纳米尺度的光学元器件。亚波长金属结构能够产生表面等离子激元，目前它已成为微纳光学领域研究的热点之一。本论文首先介绍了金属波导结构和表面等离子激元的研究进展，同时综述了纳米尺度原子囚禁与导引的研究情况，然后研究了二维亚波长金属波导的TE波和TM波的光传播特性，接着研究了三维矩形金属波导和环形金属波导的光场特性，最后研究了金属劈尖表面等离激元的光场特性及其原子导引情况。本论文的具体研究内容介绍如下。　　 在第二章中，利用时域有限差分方法（FiniteDifferenceTimeDomain,FDTD）研究了二维亚波长金属波导TE波的传播特性和基于异常透射现象的干涉特性。研究发现，TE波在波导中传播时存在截止宽度，并且金属波导的截止宽度与金属的吸收系数成正比。此外，由于光在亚波长金属波导透射时的异常透射现象，在亚波长金属波导中产生了TE波的干涉现象，能形成驻波。类似地，利用时域有限差分方法研究了二维亚波长金属波导TM波的传播特性。研究发现，在TM波入射下，当亚波长金属波导的宽度小于入射光波长时，TM波在金属波导中能激发出表面等离子激元。随着波导宽度的减小，表面等离子激元越来越强，在金属波导内部产生了局域增强光场，同时TM波的传播距离随着波导宽度的减小而缩短。　　 在第三章中，利用时域有限差分法对矩形金属波导和环形金属波导的光场特性进行研究。研究发现在矩形波导和环形波导中，当矩形波导宽度或环形波导内径小于入射光波长时，同样能激发出表面等离子激元。减小矩形波导宽度或环形波导内径，表面等离子激元的局域光场增强，同时传播距离减小。同时研究了表面等离子激元的横向分布特性。　　 在第四章中，利用时域有限差分法对金属劈尖波导结构进行了模拟和研究，发现金属劈尖尖端处的表面等离子激元具有局域场增强和亚波长精度特性。分别利用一对和两对金属劈尖表面等离子激元形成的纳米尺度光场可以构造新奇的纳米尺度截面的原子囚禁和导引。分析了劈尖尖端处的近场光强分布特性并分别研究了一对和两对金属劈尖情况下的总光强分布，以及包括光学势及范德瓦尔斯势在内的总势分布。研究发现，在蓝失谐情况下，一对水平放置的金属劈尖能在垂直劈尖方向形成重力光学阱，而两对相互垂直放置的金属劈尖能在垂直劈尖方向形成暗纳米尺度光学阱，它们都可实现沿劈尖垂直方向的原子囚禁和沿劈尖平行方向的原子导引。　　 最后，在第五章中，对论文的研究内容进行了总结与展望。本论文中的二维和三维亚波长金属波导的光场传播特性以及金属劈尖表面等离子激元的原子导引方案的研究结果，为集成光子学、微纳米光学和混合量子集成器件的研究提供了一定的理论参考和依据。