本文设计了一种基于表面等离激元的紧凑型全光纤集成特种光束发生器。通过在单芯和多芯光纤端面沉积金属膜,在纤芯附近金膜表面制作空气缝-槽微结构,使解耦合光场的幅值和相位近似满足所需光束的分布规律,在光纤输出端会得到出射光束偏折和多光束干涉现象,依此可用作于光束整形器件;这种光束发生器不需要严格的空间准直和复杂的耦合光路,具有集成度高、操作灵活、系统稳定和抗干扰能力强等优点。论文首先总结了普通光束偏折器和表面等离激元光学捕获模型的优缺点和研究进展,随后对表面等离激元的特性、激发条件、光阱力计算方法等器件涉及到的理论知识进行介绍;然后基于单芯和多芯光纤设计呈现了出射角度可调的全光纤单偏折和多对称偏折光束,对光场的特性进行了分析,并针对双芯光纤对称偏折光束干涉光场的力学效应进行研究,为该器件应用于微粒捕获打下基础。论文工作具体如下:基于表面等离激元的单芯光纤偏折光束。根据表面等离激元的特性和激发原理,在光纤端面设计金属缝-槽微结构激发表面等离激元,得到出射角度可调控的特种光束。详细介绍了纳米金属缝-槽微结构的设计方法和调控出射光束偏折角度的方法,并将此结构集成在单芯和多芯光纤上,运用FDTD Solutions和Comsol Multiphysics软件进行数值仿真计算。研究结构参数的改变对偏折光束特性的影响,从而得到最佳结构参数对器件进行优化。数值仿真结果表明这种金属微结构可以通过改变光栅周期调控出射光束偏折角度,实现可调谐的全光纤光束发生器。基于多芯光纤的多偏折光束发生器。将金属微结构集成在多芯光纤端面上,利用金属微结构激发表面等离激元,制成双芯和四芯光纤特种光束发生器。多芯光纤特种光束发生器出射的多个偏折光束在交叠区会发生干涉,干涉场的特性可由入射光束的相位、振幅和偏振态方向等参数进行调控,实现调控型全光纤特种光束发生器。基于全光纤特种光束发生器的力学特性分析。针对对称型双芯光纤对称偏折器光束,研究双光束在交叠区发生干涉产生干涉场的力学特性,并将其应用到纳米微粒捕获中。运用麦克斯韦应力张量法分别计算半径50 nm聚苯乙烯小球在干涉场中所受横向力和纵向力大小,并研究微球半径大小和入射光条件改变对小球受力大小及捕获点个数的影响。计算结果显示半径50 nm的聚苯乙烯小球可以被稳定捕获在距离纤端49μm处,并且在横向出现多个捕获位置,同时可以通过小球尺寸和入射光功率密度等参数来改变小球受力大小及捕获点个数,实现了纳米量级尺寸微球稳定非接触式、长距离、多位置捕获。