激光器广泛应用于科学研究、电器、医学、工业、电信等领域。随着科学技术的快速发展,电子器件也在趋于小型化,相信不久的将来,纳米激光器将作为一种新型的纳米相干光源被纳入集成光学电路中。其中基于等离激元共振的等离子体激光器的突出优点是可以突破衍射极限,进而实现深亚波长及纳米级的激光发射。这使得它们具有广泛的应用前景,如光学互联、近场光谱学、传感和生物系统等领域。另外,现代金属材料制备工艺的改进和微纳加工技术的逐渐成熟也为等离激元激光器的发展提供了技术条件。本论文根据等离子体激光器现有的研究背景,对其研究进展和应用进行分析总结,阐述了几种主要的等离激元激光器类型和应用。而后讨论了表面等离激元类型及其共振耦合。本论文利用有限元软件COMSOL对等离激元共振结构的等离子体激光器进行性能研究,从理论上证明了一种可以实现高强度纳米激光的等离激元共振的等离子体激光器。得出以下结论:(1)金属结构具有欧姆损耗和辐射损失,本课题从降低辐射损失和添加增益介质提供能量两方面解决问题。由于表面等离激元之间的等离子体杂化和强耦合效应,共振系统可以增加局域近场能量,利用等离激元共振对等离激元纳米激光的产生更有利。本论文设计的由金膜衬底和金圆盘阵列两大部分构成的等离子体共振结构,即传播表面等离激元(SPP)和局域表面等离激元(LSP)共振结构,产生两种强耦合共振模式。当光增益达到最佳时,LSP-SPP共振结构激光器可以获得106倍以上的散射增强并且增益系数低于0.3。(2)与LSP共振结构相比,SPP与LSP的共振结构具有更低的损耗和更显著的电场增强,LSP-SPP共振结构激光器的散射截面强度比LSP共振结构激光器高80倍。与单金圆盘共振结构相比,基于金圆盘二聚体的LSP-SPP共振结构设计的激光器可以实现更高性能的激光。(3)利用LSP-SPP共振结构和合适的增益介质,可以设计出一种可调谐双波长等离激元纳米激光器。这种具有可调谐双波长输出的紧凑集成相干光源有利于有源光学器件的小型化。此类双波长激光器在超快光通信、波分复用和太赫兹辐射的产生等领域有潜在的应用。