表面等离子体激元（SPPs），亦称表面等离子体，是一种强烈束缚在金属和电介质界面上的自由电子和外界光子相互作用而形成的表面电磁波混合模式。由于其在亚波长尺度内对光具有强烈的局域或传导能力，近年来，对表面等离子体波导的研究引起了学术界的广泛关注。相对于金属-介质（MI）、介质-金属-介质（IMI）等表面离子体波导而言，金属-介质-金属（MIM）型表面等离子体波导具有更为紧凑的结构且对电磁波具有更加强烈的束缚效果等独特优势。鉴于此，本论文在可见光到近红外频段研究了MIM表面等离子体波导结构的电磁传输特性，探究或设计了几种基于MIM波导结构的表面等离子体器件，实现了微纳米尺寸内对电磁波传输的有效调控。本文的主要工作和研究成果可以概括如下：提出了一种含亚波长垂直介质切口的MIM表面等离子体波导，利用数值模拟的方法研究了可见光到近红外频段电磁波在该波导结构中的传输特性，重点研究了该亚波长垂直切口的尺寸对单频电磁波传输特性的影响。结果表明，该波导结构中的垂直切口类似于一个Fabry–Pérot谐振腔，当电磁波进入该亚波长垂直切口中进行传输时，会在切口的低端发生反射，在齿形空气切口的长度满足入射波与反射波的相位相干叠加的条件下，入射波与反射波就会在此切口中形成驻波，相对应的电磁能量能在该亚波长切口中形成F-P谐振现象，从而将入射到此MIM等离子体波导结构中的电磁能量全部局域在此切口中。当改变该垂直切口的几何尺寸时，发现其长度对应于同一单频电磁波所能产生完全局域效应的现象存在周期性的变化。提出并研究了一种多齿形阶梯状MIM表面等离子体波导结构，分析了波导宽度、入射波长等因素对该波导有效折射率的影响。利用散射矩阵理论合理阐述了电磁能量在齿形结构中的传播过程，发现当齿的深度与某一频率电磁波满足特定条件时，其传播速度将被降到最低，导致电磁能量将被局域于该齿形结构中。我们利用数值模拟的方法，在可见光波段研究了该结构的电磁传输性能，成功实现了对全频段可见光在该结构中的局域效应，并且使不同频率的可见光被局域在不同深度的齿形阶梯介质中，且从理论上论证了其局域时间能够满足现代光电集成的需求。利用数值模拟的方法探究了含三角环分枝型MIM波导结构的电磁传输特性，主要研究了结构关于传播方向的对称性对电磁传输性能的影响。结果发现，该结构具有传输对称性时，所有入射的电磁波都能以最高的传输效率进行传播。当该波导结构的出口端相对传输轴有一定位错，即传输对称性被打破时，进入波导中的电磁波在三角环形结构中被分成两列分别进行传播，当到达该波导的出口端时，由于两列波的路径不相等，导致相互的相干相消效应，使得该波导结构对入射电磁波具有明显的滤波功能，并且随着对称性破缺的增大，所滤波的透射效率随之降低；与此同时，该三角环形波导类似于一个环形谐振腔，其共振频率与谐振腔的谐振长度及有效折射率等因素相关。提出了一种二维含多圆环形的等离子体MIM波导结构，研究了该波导结构对电磁能量的局域效应与分频传输特性。发现该多圆环形MIM等离子体波导结构对电磁波具有明显的分频局域效应，电磁能量可被分别束缚于不同结构尺寸的亚波长圆环中，被局域的电磁波波长决定于该圆环的共振波长。通过在所研究的二维多圆环形MIM等离子体波导结构中各圆环端引入导出波导结构，由于电磁波的穿透效应，即可将原来束缚于亚波长圆环中的电磁波能量导出，从而实现电磁的分频功能，所分频的频率依赖于结构中圆环的结构尺寸、有效折射率等。