表面等离子体激元是一种沿电介质金属交界面处传播的电磁波,具有特殊局域和近场增强的特征,可以将光局域在亚波长尺度内。当满足匹配条件时,金属中的自由电子达到集体振荡的状态,此时入射光的大部分能量被自由电子所吸收,反射光强在一定程度上有所减弱,这种能量转移的现象可以通过p偏振光实现。考虑到表面等离子体波能够感知物质折射率的变化;非线性聚合物材料具有克尔效应;线性聚合物材料具有电光效应。基于以上这些特性将表面等离子体波和聚合物材料相互结合构建波导结构,这对光子器件的研究有着重大的实用价值。本文提出将基于ATR结构激发的表面等离子体波同聚合物材料相结合构建新型调制器结构,并利用三维时域有限差分方法研究探讨所设计调制器的耦合性能,这为光子器件的制作奠定了理论基础。本文首先对金属的光学性质进行阐述,描述了表面等离子体波的产生机制和激发方式,并简单介绍了时域有限差分方法。其次,提出一种基于长程表面等离子体共振的介质-金属纳米线阵列-非线性介质复合全光调制器结构,此调制器在低的泵浦光功率下,能实现较高的调制性能。通过时域有限差分法分析该新颖结构的几何参数变化、温度、金属纳米颗粒和泵浦光强度对反射谱的影响,合理的配置金属纳米线和介质层的参数提高调制器的耦合性能,在此基础上分析了不同强度的泵浦光与全光调制器耦合特性间的变化关系。最后,基于ATR全反射结构设计了一种金属纳米线阵列电光调制器,它具有较高的调制系数,通过改变加载在电极上的驱动电压实现对光信号的有效控制。采用时域有限差分方法对所设计的结构进行计算和模拟仿真,得到其电场分布图和反射谱的反射率曲线。结果表明:所构建的电光调制器具有较强的模式耦合能力,随着驱动电压的逐渐增加,反射光谱的全吸收峰出现明显的红移现象。金属纳米线阵列表面等离子体电光调制器在低的电信号下,能够得到较优的调制系数。