表面等离激元是由金属表面电子集体振荡产生的表面局域电磁波模式。由于表面等离激元能够突破光学衍射极限,同时又能够产生极强的近场增强效应,支持表面等离激元模式的金属微纳结构为我们在突破衍射极限的情况下增强光与物质的相互作用提供了可能。对金属微纳结构与激子之间耦合作用的研究不仅是个基本的物理问题,而且可以促进生物医学检测、微纳光电器件集成和量子信息处理等领域的应用,因此具有重要的理论和应用价值。金属微纳结构中的表面等离激元与激子的相互作用根据作用强度的不同可以分为弱耦合与强耦合两种情况。在弱耦合情况下,激子与局域光场的相互作用会改变光子与激子之间能量交换的速率,但不会改变激子和表面等离激元模式的能级;在强耦合情况下,激子与局域光场的能量交换速率超过了系统的能量损耗速率,此时系统中会出现明显的能级分裂（称为Rabi劈裂）,并使得系统能量产生周期性的振荡（称为Rabi振荡）。强耦合由于其独特的性质,是研究量子纠缠和玻色-爱因斯坦凝聚等量子力学基本问题的理想平台,同时也在低阈值激光、化学反应调控及量子光学器件等领域展现出了巨大应用潜力。在本论文中,我们系统研究了几类典型的金属微纳结构:金属微纳阵列、金属微纳波导以及单个金属纳米微腔与激子的耦合作用,在这几类金属微纳结构中实现了表面等离激元与激子的强耦合,并通过多种方式实现了对等离激元-激子强耦合的调控。本文主要的研究内容与创新点如下:1.设计提出了一种金纳米圆盘阵列结构,该阵列结构支持两种等离激元模式:一种是金纳米圆盘阵列自身支持的局域表面等离激元（LSP）模式,另一种是周期结构支持的传播表面等离激元（SPP）模式。当SPP模式和LSP模式的失谐量很小时,两种模式之间会产生强耦合作用并生成新的杂化模式。在此基础上利用在纳米阵列结构上添加J-聚体分子层、新增Fabry-Perot微腔等手段实现了等离激元-激子之间的多模式强耦合作用,并通过改变金纳米圆盘直径和Fabry-Perot微腔腔长实现了对等离激元-激子多模式强耦合的调控。2.研究了 MIM波导结构与激子之间的强耦合作用。通过向槽形谐振腔中填充J-聚体分子在侧边耦合腔系统中实现了等离激元-激子强耦合,并通过改变背景折射率实现了对强耦合的调控。该系统被进一步扩展为双槽形谐振腔耦合系统与J-聚体分子之间实现了等离激元-激子多模式强耦合,并通过改变背景折射率和激子的振子强度实现了对等离激元-激子多模式强耦合的调控。3.利用理论和数值仿真方法研究了 J-聚体与WS2二维材料中的两种不同激子同单个银圆环纳米微腔之间的多模式耦合。使用时域有限差分方法（FDTD）和耦合振子理论模型分别对银纳米圆环微腔-J-聚体-WS2复合系统的归一化散射谱进行了计算,两者之间符合得很好。通过改变环境温度以及激子的振子强度实现了对银纳米圆环微腔-J-聚体-WS2复合系统强耦合的调控。4.提出了一种基于银纳米立方二聚体的结构,该结构具有超小模式体积,可以实现与激子的超强耦合。分析发现该结构支持两种不同模式,因此利用不同模式与激子的相互作用可以在该系统中实现双重强耦合及其调控。通过理论计算得出参与耦合作用的激子不超过10个,已经接近量子光学极限,表明该系统可能在诸如量子信息处理等领域具有潜在应用。