微纳光子器件具有响应速度快、全光操作和易于系统集成等优势,在光开关、光传感、光信息处理等领域具有广泛的应用前景。结合金属材料及微纳结构激发的表面等离子体,能够克服衍射极限,极大增强局部光强,实现对光亚波长量级的操作,这为降低器件尺寸,制作高速、低阈值的新一代光子器件开辟了新途径。作为一种新型金属表面等离子体,光学Tamm态激发条件更易于满足,并且具有更强的光场局域性,这都有利于提升器件性能及拓展新功能和新应用,相关研究具有重要的理论研究和实际应用意义。本文利用新型结构中光学Tamm态的新特性,设计了一种新型光子器件,具体内容如下:首先,本文介绍了这种特殊的金属表面态——光学Tamm态的基本概念,并对其独特优势和研究现状进行了重点描述。其次,本文介绍了光学Tamm态的形成机理和理论模型,并运用自洽理论与改进型的传输矩阵法结合,提出了一种优化的仿真方法。以金属-分布式布拉格反射镜结构为例,对反射谱及电场分布进行研究。结果表明:在反射谱中存在与光学Tamm态对应的凹峰;通过分析不同波长电场分布,发现凹峰波长处的光主要局域在金属与分布式布拉格反射镜的界面附近。然后,引入分布式布拉格反射镜中心波长的失配,将物理模型扩展成非对称分布式布拉格反射镜-金属-分布式布拉格反射镜结构,研究该新型结构中双OTS态的产生机理及其随工作参数的变化规律。研究发现:失谐量?变化时,两OTS本征波长均出现红移;引入不对称机制后,可以控制两OTS的强弱,即电场强度在金属与介质两个界面附近重新分配;该非对称结构中入射角可以控制OTS在某一个或两个界面的激发。最后,在非对称分布式布拉格反射镜-金属-分布式布拉格反射镜结构中,引入非线性Kerr介质,通过改变分布式布拉格反射镜周期数、失配量以及金属薄膜厚度,找到一种OTS增强的优化设计,极大提高了Kerr介质的中非线性效应。在此基础上,设计了一种新的低阈值全光双稳逻辑控制器件,即在OTS的两个特征波长附近分布引入泵浦光和探测光,利用泵浦光功率、入射角等变化时引起的非线性双稳效应,实现对探测光的逻辑控制。该器件的理论工作阈值比目前已报道的降低了两个数量级。