当今时代,以光为载体的通信技术展现出了巨大的潜力。与由电子为载体的器件相比,由光为载体制作的设备具有高速、高稳定性以及低损耗的特点。因此,光子器件逐渐成为研究热点是现阶段发展的必然趋势之一。表面等离子激元（surface plasmon polaritons,SPPs）本质上是一种电磁波,是由入射光子与金属表面自由电子相互作用而形成。因其具有突破光衍射极限的特点,可实现在微纳尺度操控光子。因此SPPs在光学器件微型化和集成光学回路上具有巨大优势。SPPs的载体有很多,其中金属-介质-金属（metal-insulator-metal,MIM）波导以其易制作和局域场增强特点,被认为是SPPs在高集成光学器件应用上最被看好的波导结构之一。众多研究者设计了基于MIM波导的微纳光学结构,并将其应用于光开关、分束器、滤波器以及微纳传感器等领域。本文设计了三个微纳结构,将其应用于传感器领域,并取得了较好的传感性能。以Fano共振现象作为传感基础,利用对共振波谷移动的探测可实现结构的传感功能。本文通过使用有限元法对设计结构进行模拟计算,最终得到结构的传输特性。具体的研究内容如下:1、设计了一个带短棒波导耦合水平“八字形”谐振腔的微纳光学结构。分析了该结构Fano共振的产生原因。探索了其结构参数对传输特性的影响,同时也研究了耦合谐振腔的不对称性对不同共振波谷的传输影响。最后,将该结构应用于折射率传感器时,灵敏度最大可达到1500 nm/RIU,对应的品质因数可达到75。2、提出了一个由带短棒波导耦合贯通圆环形谐振腔组成的微纳传感结构。研究了该结构Fano共振的产生原因。对比了四个衍生结构的传输特性,发现该设计结构的对称性破坏能够激发新的谐振模式。此外,研究了该结构的几何参数对传感性能的影响。将其应用于折射率传感器时,该结构的灵敏度能达到1400 nm/RIU,其对应的品质因数达到100。3、设计了一个由MIM波导耦合带火柴棍形的圆环谐振腔组成的微纳结构。探讨了环内火柴棍形腔在圆环内的位置以及设计结构各个参数对传输特性的影响。发现火柴棍形腔在本结构中是束缚SPPs的重要组成部分。此外,考虑了该结构的应用范围,当将该结构作为折射率传感器时,灵敏度达2162 nm/RIU以及对应的品质因数达52.73。并且,当将其应用为温度传感器时,可实现1.525 nm/℃的灵敏度。将其应用在葡萄糖浓度检测时,则可以实现0.45（nm·L）/g的灵敏度。综上所述,以上提出的三种新型MIM波导耦合结构对高性能光学集成传感器的未来发展有一定的促进作用。