表面等离极化激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)是金属表面自由电子和入射电磁场之间相互作用形成的沿着金属表面传播的疏密波。金属微纳结构的形状、尺寸及排列方式对SPPs影响非常显著,因此,可以通过改变上述因素来调控微纳结构的SPPs。因为SPPs具有局域场增强、选择性光吸收、电场强束缚等新颖特性,SPPs已经被广泛应用于表面等离极化激元波导及光学器件集成领域,及与表面粗糙测量、光学操控、非线性光学效应增强和生物传感器相关的领域。本文在金属表面设计了两种微纳结构,分别实现了对SPPs的聚焦及透射特性的调控。主要研究内容分为两部分,第一部分利用金属表面非周期分级凹槽阵列实现光斑聚焦；第二部分,研究了矩形结构对金属表面SPPs透射特性的影响,具体研究内容如下：(1)设计了满足相位匹配条件的非周期分级凹槽阵列结构,应用有限元法研究了该结构的聚焦作用,并且研究了凹槽宽度和深度对光斑聚焦的影响。随后,设计了针对不同激发波长的凹槽阵列,同样在预测高度实现了光斑聚焦。研究结果表明,凹槽宽度越大,SPPs在凹槽内能量损耗越大；凹槽深度越大,凹槽边缘散射效应明显,同时在凹槽内损失的能量越多；凹槽尺寸不影响预测光斑位置。这种方法也同样适用于不同的激发波长和预测光斑高度。这些研究结果可能应用在光纤传感、光学捕获、纳米操控及光学集成等方面。(2)应用有限元法研究了金属薄膜上金属矩形结构对金属表面SPPs透射特性的影响。研究了矩形结构高度和宽度以及矩形结构与金属膜之间的距离对表面等离极化激元透射特性的影响。分析了透射谷的产生机制,以及透射周期与两种SPPs之间的关系。研究结果表明,矩形结构上表面和矩形结构-金属膜间均有SPPs,二者的复合作用对SPPs的透射特性产生影响；矩形结构周围存在由共振引起的增强电场；矩形结构和金属膜间形成的共振腔也会产生强局域场。这些研究结果可能在增强非线性光学、纳米结构共振器等领域有潜在应用。