光作为信息的载体，具有速度快，容量大的优势。但是由于存在衍射极限的限制，器件不能做得比波长更小，这就限制了集成器件的最大集成度。随着信息量的日益增长，对信息处理的集成度要求越来越高，必须寻找一种新的信息载体来进一步提高器件的集成度。于是人们把目光转向了表面等离子体，因为它能够突破衍射极限在微纳结构中传输。将表面等离子体作为集成光学中的信息载体，可以有效提高器件的集成度。过去的十几年，人们对表面等离子体进行了大量的研究，不断探索如何将它应用到信息传输中，其中将表面等离子体应用到量子信息传输中是最具有吸引力的。新兴的量子信息处理技术不仅能够提高信息处理速度，而且还可以解决许多经典计算机所无法解决的问题。表面等离子体和量子信息技术的结合既提高了信息的集成度又提升了信息处理的速度。　　在博士期间本人主要是通过近场的方式研究表面等离子体的性质，并将它应用到信息处理中。本文主要介绍本人在实验和理论上取得的一些研究成果:　　1.表面等离子体在信息处理中的应用　　将光子角动量信息编码到表面等离子体上。表面等离子体应用于信息处理中，必需能够将信息加载到表面等离子体中。在量子通信中，光子的自旋角动量和轨道角动量经常用于编码信息。我们通过实验证明了光子角动量信息能够加载到表面等离子体中，从而说明表面等离子体可以用于量子通信中作为信息传输的载体。通过表面等离子体，不仅可以将自旋角动量和轨道量分别用于编码信息，而且还可以将这两者组合成信息密钥对而提高信息传输的安全性，这在量子通信中具有重要意义。　　用振幅干涉法测光子轨道角动量。由于等离子体透镜上激发的表面等离子体和直接透过的激发光之间发生相互干涉而导致横向场强分布的旋转，所以带有不同轨道角动量的光入射到等离子体透镜上，在其上方分布的电磁场强度图样不同，利用这一性质可以测量入射光的轨道角动量。文中通过实验和理论证明，用振幅干涉法测量光子轨道角动量，不仅可以测量轨道角动量的量子数大小，同时还可以得到它的符号，这体现了表面等离子体在信息处理中的优势。　　自旋路径编码转换器。在自由空间光学中，一般用光子的自旋态来编码信息，而在集成光子学中，倾向于用路径编码信息。如果要在这两个光学系统之间进行信息传递，那么就需要对这两种方式编码的信息进行转换。本文根据激发表面等离子体时对偏振的依赖性设计了一种编码转换器，它可以将信息从自旋编码转换为路径编码。这个编码转换器可以工作在可见光波段，并且具有很宽的带宽。它的消光比可以达到120∶1，有利于降低信息传输过程中的误码率。自旋路径编码转换器提高了自由空间光学和集成光子学之间的兼容性，在量子信息发展中起到关键的作用。　　2.表面等离子体的传播分析　　表面等离子体相干性的研究。由于探针的针尖尺度（50～300nm）小于可见光波长，所以由它激发的表面等离子体，相当于从点源发出的，具有很高的相干性。实验中采用双探针近场扫描光学显微镜，将一个探针用于激发表面等离子体，另一个探针用于收集等离子体透镜上的表面等离子体干涉场分布。实验证明表面等离子体的相干性与激发探针的针尖直径负相关。　　近场分析银纳米线上的表面波。银对表面等离子体的吸收损耗小，是一种优良的传输介质，被广泛作为波导用于传输表面等离子体。鉴于银纳米线的尺度小，采用近场探针激发能够有效提高表面等离子体的激发效率。但是在激发表面等离子体的同时，另一种表面波，即爬行波也被激发。虽然爬行波的传输损耗大，传输长度只有约1微米，远小于表面等离子体的传输长度，但是它的强度是表面等离子体的几十倍。而在集成光子学中，器件的尺度往往很小，这样就必须考虑爬行波的影响。本文通过两种不同的近场探测方法，即动态激发方法和静态激发方法，分别研究爬行波对两种不同表面等离子体模式的影响。实验和理论证明爬行波会对银纳米线上的表面波能量分布进行调制。银纳米线上的表面波研究为银纳米线在集成光学中的应用做了准备.　　3.表面等离子体与单光子源的相互作用　　表面等离子体和量子点相互作用的偏振性质。在量子通信中，为了提高信息传输的安全性往往采用单光子源。如果要将量子信息加载到表面等离子体中进行传输，就必须实现用单光子源激发出表面等离子体。本文介绍了CdSe量子点与银纳米线作用时对偏振的依赖性，CdSe量子点能级跃迁的能量可以与银纳米线上的表面等离子体直接相互转化，并且由于银纳米线本身就是一个开放的光学天线，会对CdSe量子点的荧光具有偏振调制作用。要想在表面等离子体上通过单光子源加载信息，那么就必须掌握单光子源与表面等离子体的相互作用的偏振特性，因为这不仅会影响转化效率还会对信息量本身产生影响。　　制备可移动的单光子源。实现在确定位置激发表面等离子体对集成光学具有非常重要的意义。本文结合原子力显微镜系统和NV色心制备出可移动的单光子源。同时用远场共聚焦扫描显微镜探测NV色心的荧光信号，并用HBT实验验证了它的单光子性，再用原子力显微镜探针对单光子源的位置进行调控，以实现位置可控的单光子源。