随着科学技术的飞速发展,尽管光作为一种传递载体已经使信息传输得到了巨大的进步,但是传统光子器件由于存在衍射极限,也满足不了目前人们的要求。表面等离子激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)是由金属表面自由电子与外界光子相互作用而形成的一种沿着电介质与金属表面传播的电磁表面波,在垂直于金属-介质表面的方向上其电场强度表现为指数衰减。它打破了衍射极限的限制,可以实现纳米级的光信息传输与处理。特别是基于SPPs的金属-绝缘体-金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)结构具有较好的局域场增强特性和易于集成等优点,在高集成度光子电路中有着潜在的应用价值。许多基于MIM波导的等离子体器件已经被研究,比如等离子体传感器、滤波器、等离子体波导调制器等等。这些器件基本上是由波导和谐振器组成的。MIM波导耦合谐振器可以发生特殊的光学效应,如Fano共振和电磁感应透明等,在某些条件下,Fano共振也可以看作是EIT的一种经典类比。基于Fano共振的等离子体系统由于其尖锐不对称的谱线形状而具有很大的潜力成为一种高集成度的传感器,其光谱的透射率可以从峰值急剧下降到波谷,这样的短波长变化可以提供一个超窄的透射峰,而峰值波长能够很容易识别和跟踪,因此可以极大的提高传感分辨率。许多基于Fano共振的SPPs传感器已经系统的被提出。本论文设计了三种MIM波导耦合缺陷谐振腔结构,并基于有限元方法(Finite element method,FEM)与耦合模理论(Coupled Mode Theory,CMT)对其产生的Fano共振现象进行研究,仿真计算了三种结构的折射率传感特性,本论文主要工作如下:1、设计了带档板的MIM波导耦合开口圆环共振空腔结构,用COMSOL仿真软件对其进行计算,探究了其产生的Fano共振效应与折射率传感特性,结果表明该系统可以实现双重Fano共振,并仿真计算了档板和开口圆环共振空腔的结构参量对Fano共振线性的影响,通过改变关键参数,该结构的灵敏度最高可达1114.3 nm/RIU,结构的FOM为55.71。2、设计了由带存根的直波导耦合开口方环谐振器组成一种传感结构。使用基于有限元法的软件仿真分析了该结构的传输特性,并分析了开口方向参数对系统传输特性的影响。计算结果表明该结构可以激发Fano共振,并且调节结构参数能够改变共振峰的位置和线型。通过调整结构参数,该系统的灵敏度可以达到1125.7 nm/RIU,FOM为30.01。3、设计了一种由带存根的MIM波导与开口圆环谐振器组成的结构,探究了开口圆环谐振器的半径、存根长度等结构参量对Fano共振线型的影响。并且,针对该结构对折射率的灵敏特性进行了仿真计算,计算结果表明,其折射率灵敏度最大为1071.4nm/RIU,对应的FOM最大值为14.29。本文设计了三种MIM波导与缺陷谐振腔组成的结构,分别仿真计算了三种结构的电磁传输特性与折射率传感特性,上述工作可以为芯片内等离子体纳米传感器提供一种新的参考。