利用表面等离激元可以在亚波长尺度内对光进行操控,有望在纳米光学器件集成中获得广泛的应用。作为集成光子器件的最基本原件,表面等离激元波导一直是人们关注的对象。突破衍射极限的光传输以及对局域电磁场的明显增强是此类波导结构的两个最重要的性质。本论文基于亚波长金属波导结构研究表面等离激元的传输、增强和应用,包括化学合成金属银纳米线波导中表面等离激元偏振调控研究,基于金属-绝缘介质-金属波导的纳米缝隙天线结构中表面等离激元共振增强研究,并设计了基于表面等离激元的偏振控制器和光强分束器。在众多表面等离激元波导中,用化学方法合成的单晶金属银纳米线具有光滑的表面和较小的传播损耗,易于制备,是纳米尺度上传输光信号的理想选择。本文第一部分研究了单根银纳米线的表面等离激元激发和辐射偏振特性,在此基础之上设计了亚波长的偏振控制器。通过调节激发光偏振可以改变出射光强,同时实现辐射光偏振控制。在单根银纳米线波导的偏振特性基础之上,第三章提出了银纳米线V型分束器件,可以实现对分束光强和偏振的灵活调控;通过对激发光偏振的调控可以实现对光强分束的灵活调控,将信号路由到不同的分支;同时出射信号的偏振态始终平行于银纳米线方向而不受激发光偏振态变化的影响。另外研究了 V型分束结构中近场耦合对出射光强的影响,发现了完全不同于单根纳米线波导的偏振特性。论文关于银纳米线中SPP偏振调控的研究,对光子集成技术中SPP的光强可控和偏振可控具有深远的意义与广阔的应用前景。金属缝隙波导,作为一种典型的金属-绝缘介质-金属波导,具有很强的光局域能力,可以将光局域在纳米尺寸进行传输,并且在短波波段内（例如可见光）传输损耗低,可以作为场传输和增强的有效结构。本文第四部分基于缝隙波导中的模式分析,引入模式耦合色散理论,得到了矩形缝隙天线有效波长的理论求解模型,并通过物理量近似求解,获得有效波长的简单解析表达式,可用于从可见光到THz超宽光谱频域内的天线特征尺寸设计。本文第五部分研究了双纳米孔天线结构的共振模式,除了典型的Fabry-Perot共振,发现并定义新颖的楔形共振模式。采用FDTD算法,分析了两种共振模式的尺寸依赖性,发现楔型模式的新型特性。楔型共振特性基本不受腔体厚度影响,而对间隙边缘金属的形状有敏锐的响应。最后实验制备不同尺寸的纳米双孔天线结构,搭建暗场光谱测量系统,验证了楔形共振模式的存在。实验结果和仿真计算吻合的很好。论文对于缝隙波导共振增强特性的研究对光学天线的实用性设计以及对光镊和微纳传感器件的研究具有非常重要的意义。