表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons,简称SPPs)具有局域场增强、亚波长尺度和异常色散等许多显著的特性,在材料、能源、生物和信息等领域具有许多重要的应用前景。特别是表面等离激元突破衍射极限,使纳米尺度的光电集成和全光集成成为可能。对研究微纳米尺度光学器件如光学滤波器、光学分束器与光开关具有重要意义。本文理论上研究了基于SPPs的透射增强及其光学双稳态效应,重点讨论了透射谱和反射谱的物理特性和场分布的特点,分析了模型结构在光学滤波器、光学分束器与光开关等方面的潜在应用。主要内容如下：1、利用球形贵金属(金、银)纳米颗粒阵列产生透射增强效应：相邻金属纳米颗粒的局域表面等离激元(Localized surface plasmon,简称LSP)之间存在的相互耦合作用,能够使能量在相邻的纳米颗粒之间进行传递。在只有一层金属纳米颗粒阵列的情况下,发现纳米颗粒的排列方式及入射光的偏振方向对透射谱有明显的影响。当存在多层金属纳米颗粒阵列时,透射峰的个数随层数的增加而增加。2、从亥姆霍兹非线性方程出发,采用解析方式获得了形成基于Krestchmann结构的光学双稳态的物理条件。以银吸收系数所对应的最小波长1060nm为激发波长,讨论了物理参数如入射角、薄膜厚度等对光学双稳态特性的影响；发展了Krestchmann结构,通过引入新的银薄膜或银光栅结构,发现反射光与透射光可同时产生光学双稳态,并对双稳态曲线的特点和规律进行了研究。3、通过在银薄膜中央的单个矩形纳米孔中填充三阶非线性材料,并利用理论解析与数值仿真相结合的方法,获得了透射光的光学双稳态曲线。研究发现入射光的模式(TE与TM模式)对双稳曲线形状的影响非常显著。利用这个特点,实现了微纳尺度下的光学偏振分束器。本文的主要创新点有：1、研究发现金属纳米颗粒阵列的排列方式、层数和入射光的偏振态对透射谱有明显的影响,这为有效提高透射增强或反射增强提供了可能。2、发展了Krestchmann结构,使得反射谱和透射谱同时呈现光学双稳态,并发现该结构可以实现强度和偏振的分束,这为实现微纳尺度的分束器提供了可能。3、在银薄膜中央的单个矩形纳米孔中填充三阶非线性材料,可以使透射光呈现光学双稳态,且TE与TM模式的光学双稳态曲线存在显著差异,利用此结果可以实现微纳尺度的偏振分束器。