随着集成光子器件的发展需要,人们对于光子器件提出了更多的要求,其中包括有对器件的尺寸要求。由于衍射极限的限制,在亚波长范围内,传统光子学技术很难对信号进行调控及储存,想要实现高集成度的光子回路更是难上加难。因此,衍射的极限如何拓展,亚波长光学器件要如何集成化、高速化、功能化成为了如今光学领域的研究重点,从而微纳光子学便成为研究的重点对象。表面等离子体激元(SPP)的研究为纳米尺寸集成光子回路的实现提供了一些较好的解决方法。SPP是一种沿着金属和介质界面传播,并且束缚于金属表面的一种倏逝波,电磁场能量会由于SPP而限制在纳米尺度的范围内。新型SPP功能器件,尤其是金属-介质-金属(MIM)波导,在光传输与光传感等领域有着巨大的应用潜力。因此,本文围绕微纳光子器件与亚波长器件光谱特性和调控幵展研究,包括SPP波与光谱相关的物理现象研究以及功能器件等的设计。本文是对作者在硕士期间关于上述针对SPP的研究的工作总结,总共分为四章。具体内容安排如下:第一章:介绍了纳米光子学和SPP的研究背景;首先简单地介绍SPP的定义,描述了表面等离子体的特殊性质,还简单概括了国内外的研究现状和SPP的应用领域和前景。第二章:理论介绍了二维和三维的模拟表面等离子体的研究方法——时域有限差分方法。第三章:主要由四个部分组成。第一部分,提出了一种基于MIM波导的半环形矩形复合谐振腔(SARCC)结构。我们将矩形腔体适当地添加到构建了一半环形结构腔(SAC),可以实现模式交互从而产生实现类似的单PIA窗口或双PIA窗口。第二部分和第三部分,分别研究了一种基于MIM波导的半环形矩形耦合谐振腔(SRRCC)结构和一个矩形谐振腔和一个倒U形凹槽组成的复合结构。所提出的结构实现了具有高折射率灵敏度和FOM的多个Fano共振,Fano共振窗口内的相应相移和延迟时间也做出了相应的研究和计算。第四部分,提出了一种多通道Fano谐振结构。通过在MIM波导的确切位置设置适当的谐振腔,我们可以在每个输出波导处获得预期波长的Fano波型传输峰。第四章:对本论文进行了总结和研究展望。总结了本文的研究内容和成果,并展望了关于SPP可以进行的下一步研究。