表面等离子体是一种存在于金属与介质表面的电磁波传播模式。传统光学器件的尺寸受到衍射的制约难以进行大规模集成化,表面等离子体以其突破衍射极限的特性使其能够在光学器件的集成化与微纳化领域发挥重要作用。此外表面等离子体效应能够显著增强电磁波的电场强度,其局域增强效应能很好地促进光学非线性过程,因此在光频谱调控、补偿光传输损耗和全光信号处理等领域有着广泛的应用前景。本文从理论模型与数值仿真两个方面对表面等离子体微纳波导中的非线性信号调控进行了研究。首先介绍了表面等离子体的基础理论与时域有限差分(FDTD)数值分析方法,进而针对多种能够产生表面等离子体效应的负介电常数材料(银,金等),分析了它们的材料特性。其次,通过求解麦克斯韦方程组理论分析了金属-介质-金属(MIM)波导的传输特性,讨论了波导的传输模式、等效折射率、截止波长与透射谱。最后,介绍了MIM波导中四波混频效应的基本理论,分析了四波混频效率与相位失配量的关系。在芯层厚度为50nnm的MIM波导中表面等离子体的横电场(TE)模式截止,仅有横磁场(TM)模式的电磁波能激发四波混频过程。基于这一特性设计了非门、与非门、或非门光逻辑。在芯层厚度为300nnm的MIM波导中,TM与TE模式均能传播且双折射引起的相位失配使得仅在泵浦光偏振态平行时才能激发四波混频效应。基于这一特性设计了同或门光逻辑。这类逻辑器件同时具有突破衍射极限与全光调控的特性,故而在未来全光大规模集成光路的设计中具有一定的应用前景。