表面等离子体激元(SPPs)是在金属与电介质界面上传播的一种电磁模式,基于SPPs的各种亚波长纳米光波导器件可以突破衍射极限的制约,将电磁场束缚在远低于入射光波长的数量级范围。因此,随着光电元器件微型化需求的不断增长,基于SPPs的亚波长纳米光波导器件由于具有这样独特的性质,受到了极大的关注。同时,对表面等离子体激元的深入研究也加快了各交叉学科领域的发展,比如微纳制造和分子级的生化探测与传感。近些年来,基于金属-绝缘体-金属(MIM)结构的表面等离子体光波导(SPW)器件,如分束器,复用器,耦合器,滤波器,吸收器等成为了研究热点。本论文首先对表面等离子体激元及其应用而生的表面等离子体光波导的历史发展背景和基本特性,以及基于金属-绝缘体-金属(MIM)的SPW结构和SPW滤波器结构进行了简单的介绍。然后对使用的数值计算方法进行了说明。最后重点介绍了本文设计的两种新型的表面等离子体光波导滤波器结构,并对它们的传输特性进行了详细的讨论和研究。论文的主要内容如下:(1)提出了一种新型的基于MIM的不对称半环形SPW滤波器结构,这种结构是由两个MIM直线型波导与两个相对放置的半径不同的同心半环形MIM波导直接连接组成,具有阻带滤波特性。由理论分析预测,调整结构的几何参数会影响它的传输特性,并通过数值方法进行了模拟验证。模拟结果表明,当半环形MIM波导的内半径增大时,传输谱中阻带的谷值波长会发生红移,并且透射率和带宽也都会发生改变,同时,研究还发现,这种结构的不对称性越明显,滤波效果越好。此外,该滤波器结构的绝缘体狭缝宽度增大时,传输谱谷值波长会发生蓝移,最小透射率减小,阻带展宽;狭缝内介质折射率增大时,传输谱谷值波长会发生红移,阻带稍微展宽。总之,我们提出的这种新型的半环形MIM表面等离子体光波导滤波器具有较好的阻带滤波性能,结构简单且容易制作,在高集成光学设备和传感器领域具有潜在的应用前景。(2)提出了另一种新型的基于MIM的侧耦合半环形表面等离子体光波导滤波器结构,这种结构是由一个直线波导和一个侧耦合的半环形共振腔组成,研究结果表明,这种特殊结构在提供阻带滤波特性的同时还会使谐振腔的共振模式发生分裂,传输谱曲线上会出现两个透射率谷值,并且在这两个谷值之间会产生一个较小的透射峰值,产生类似PIT(plasmon induced transparent)的效果。此外,改变半环形结构的外半径会使传输谱发生变化,我们还将这种单个半环形结构进行延伸研究,改成面对面放置的两个半环形共振腔,通过改变结构的几何参数以及两个半环形共振腔的相对偏移位置,研究了它们的传输谱。总之,我们设计的这种结构容易制作且具有良好的阻带滤波效果。该结构同样可以应用在高密度纳米光学器件集成、纳米光通信以及高灵敏度光子芯片级生化传感器等领域。