光子集成线路具有速度高、功耗低的优点，极有可能成为下一代超大规模集成线路的主流。无论是传统光波导还是光子晶体器件，由于受到光的衍射极限的限制，单个元件始终局限在光波长量级，不利于超大规模的集成。因此，如何在亚波长，也就是纳米量级尺度下局域和操纵光能量吸引了广泛的兴趣和研究。表面等离子激元，作为一种金属表面的电子集体激发效应，可以支持金属与介质界面长程传输的表面等离子波，从而传输光能量，而不受衍射极限的限制。正因为表面等离子激元这种独特的性质，其将在纳米量级操纵光能量发挥重要的作用，如今已经产生了表面等离子激元光学这一子学科，科学家们对此进行了广泛的研究，提出了各种的器件与机理。 1.在分析金属—介质—金属纳米通道色散关系的基础上，用时域有限差分法分析了金属—介质—金属纳米通道锯齿状结构的透射性质以及光场分布，首次提出了单个的锯齿结构具有两个阻止表面等离子波的模式，而耦合的多锯齿结构则具有矩形全截止带，并且研究了这一现象的物理机制。 2.提出并研究了T型纳米光子共振表面等离子下载器的结构和研究了其性质。若固定矩形谐振环的形状而改变下载端的耦合臂长，则在不同的耦合臂长下，共振波长基本保持一致，共振时下载端可实现不同的输出比率，但耦合臂较短的时候，损耗较大。因周长不变的情况下，共振波长基本保持不变。在此矩形谐振环的周长不变条件下，改变其形状，即改变矩形的长宽比，能实现比较宽范围的能量输出比率。当使用其整条边作为下载端的耦合臂时，可实现包括等分和下载端全输出等的能量输出比。此方案整体损耗较小，不同形状时损耗变化不大。 3.第四章提出了一种纳米光子3×3耦合器结构。根据有效折射率理论提出了其传输的模型，推导出了各端口的透射表达式。并使用时域有限差分方法进行了模拟。这种纳米光子3×3耦合器，能在亚波长量级的尺寸实现多种耦合形式，是一种全新的纳米光子器件，在大规模的纳米光子集成线路中将有可能广泛用途。如文中介绍的三个通道的定向耦合，前/后向耦合等，都是简单的2×2耦合器所不能实现的。