随着纳米加工技术、纳米材料制备技术以及近场光学表征手段的丰富和逐步完善，纳米光子器件研究成为纳米科学和技术领域的热点。与宏观光学技术的光子器件相比较，纳米光子器件在尺寸和空间距离上越来越小，甚至突破传统光学衍射极限的限制，在光信号的传输机制、场局域和增强特性、调控方式、非线性效应、光学作用力等方面具有显著区别，表现出众多新现象、新功能和新应用。表面等离子激元波导利用金属等离子激元效应传递光信号，是近年来被广泛关注的一种纳米光波导。由于表面等离子激元波导可实现光信号在纳米尺度的传输，极大地提高了光学器件的集成度。同时，利用金属材料实现的表面等离子激元波导，不仅能够传输光信号，还可传输电信号，使未来实现光电混合系统成为可能。这些新颖的光学特性，使得基于表面等离子激元效应的光波导器件具有重要的科学研究意义。　　 本论文的研究目的在于探索研究基于表面等离子激元效应的纳米光波导的传输机理、结构设计、光学模式特性研究，在此基础上，研究基于纳米光波导的光学功能器件的光学传输性能、调制方法、结构优化等。同时，探索新概念、新结构、新工艺的纳米光波导器件的制备方法、光学特性和相关应用。　　 本论文首先从纳米尺度光波导基本概念及分类、纳米尺度光波导器件制备技术和纳米尺度光波导器件的功能特性等几个方面概述了纳米光波导领域的发展情况、关键技术问题和应用方向，随后介绍了论文在光波导器件理论研究、数值仿真和实验制备测试方面的研究工作。　　 具体研究工作包括以下几个方面:　　 (1)设计了一种“半导体-绝缘体-金属”条载结构的深度亚波长光波导。研究了这种纳米波导的模式特性、色散特性、传输损耗以及光强密度等基本波导特性，同时，结合理论计算和三维数值仿真，研究了波导耦合特性、弯曲传输特性和谐振特性，得到了相应光学功能器件的优化结构。　　 (2)研究了金属材料的热光特性，进而得到表面等离子激元波导模式热光系数。在此基础之上，设计了基于热光效应调制的表面等离子激元波导谐振腔滤波器，研究了其滤波特性、调谐灵敏度、频移特性等性能;设计了一种新型的高灵敏度可调谐纳米波导双环谐振腔。　　 (3)结合理论和实验，研究利用化学方法合成的先进纳米材料研制的表面等离子激元波导器件的光学特性。提出了基于氧化锌纳米线和纳米管结构的表面等离子激元波导，并研究了其模式传输特性和热光特性;提出一种基于银纳米旗结构的纳米波导天线，研究了其光学谐振和偏振特性;实验研究了树枝状纳米线、纳米网波导的制备方法，并研究了其宽带光谱特性和光局域增强特性。　　 (4)实验研究出一种化学自组装银纳米板薄膜技术，利用化学方法合成具有光谱特性各异的银纳米板颗粒溶液，并将纳米颗粒自组装成一系列光学特性可调的单层金属纳米薄膜。通过控制反应条件，得到了分布形态不同的纳米结构，包括大量随机分布的间距数纳米的链状纳米波导和纳米团簇。实验研究了这种新型金属纳米薄膜的光谱特性和光散射增强特性，并通过理论仿真给出相应的理论解释。