表面等离子激元(Surface plasmon polaritons, SPP)是由电磁波在金属与介质表面引起自由电子振荡而产生的一种特殊的传播模式。在相同频率下,表面等离子波相比于自由空间中的电磁波有更短的波长,呈现显著的局域场增强特性,使其在生物传感、分子探测、超分辨成像、纳米光刻以及光密集存储等领域有着广泛的应用前景。本文通过理论分析及数值仿真对基于表面等离子激元棱镜以及金属纳米天线相位调制的聚焦结构进行了设计和优化,通过研究金属纳米缝隙的表面等离子激元激发效率,研究了一种近场超分辨聚焦棱镜,进而对一些经典聚焦结构进行改进,提高聚焦性能。首先,介绍了表面等离子激元产生的基本原理、传播特性以及时域有限差分(Finite-difference and time-domain,FDTD)数值计算方法,并以贵重金属材料金和银为例,简要介绍了几种常见的金属材料色散模型。其次,基于表面等离子激元的产生原理及传播特性,研究了基于圆环型金属光栅和耦合槽的表面等离子激元聚焦结构,并讨论了槽的深度以及圆环的环数对聚焦结构的影响,实现了远场聚焦多个性能参数的同步提高。然后,基于费马定律和斯奈尔定律研究了金属纳米天线相位调制的聚焦结构,通过不同结构的纳米天线实现0～2π的相移,进而对透射光束实现操控,形成远场聚焦。这种聚焦结构突破了衍射极限,采用三层聚焦结构可以实现亚波长聚焦,分析了层间距对聚焦性能的影响。最后,基于金属纳米缝隙的表面等离子激元产生原理,分析了表面等离子激元在不同纳米缝隙结构下的激发效率并研究了一种近场聚焦结构,通过两个半圆环缝隙激发表面波并在中心位置形成相长干涉的超分辨聚焦光斑。改进一些经典聚焦结构中的纳米缝隙结构参数,以提高表面等离子激元的激发效率,进而提高基于表面等离子激元聚焦结构的聚焦性能。