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表面等离子体(Surface plasmons, SPs)是局域在金属-绝缘介质界面的一种特殊电磁场形式,它沿着金属表面传播、且垂直于界面向两侧指数衰减。由于它独特的表面传播特性,基于SPs的金属纳米结构能够将光局限在亚波长尺度内,因此被认为在未来纳米集成光子回路或器件中具有重要应用。目前,人们已经利用各种形状的金属结构来设计SPs波导,包括金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal, MIM)波导、金属棒、V型槽以及楔型结构等。其中,MIM波导相对于其它波导结构具有一些独特的优势：它能够把表面等离子体波束缚在更小的范围内,有利于实现更高集成度的光子线路；结构简单,便于制作加工。因此近年来,MIM型波导及器件的研制得到了广泛关注。本论文正是针对目前MIM型表面等离子体滤波器在信道3dB带宽,信道对比度和信道平坦度方面性能不足,开展了性能优化研究。首先从单信道MIM型表面等离子体滤波器结构出发,提出了两种设计方案,能够在常用通信波段(1.3或1.55μm)获得窄带信道。其一,设计了一种双节MIM结构表面等离子体窄带光学滤波器。该滤波器有两块金属夹层,两夹层之间由一块金属薄膜分隔的两节绝缘介质层组成；每节绝缘介质层包含结构一致的4个周期,每个周期由一个高折射率绝缘介质和一个低折射率绝缘介质构成。利用有限时域差分法(Finite-difference time-domain, FDTD)对其进行数值仿真,在1.3gm波长处获得3dB信道带宽为9.2nm的窄带透射峰,其峰-谷对比度为37.2dB。其二将常规光纤光栅中相移概念移植到MIM型滤波器设计中,通过在MIM波导绝缘层内引入单个或多个相移结构,可以在其表面等离子体带隙中获得相应的单个或多个透射信道。进一步研究发现,通过调节多个相移结构的分布间距,能够在该表面等离子体滤波器中获得单个超窄带信道或者多个平坦度良好的梳状信道,从而可以设计成单信道窄带滤波器或者平坦多信道滤波器。进而,在多信道MIM型表面等离子体滤波器方面,为实现更优的多信道平坦度,设计了一种MIM型表面等离子体平坦多信道滤波器：该滤波器结构由两块金属夹层、以及金属夹层之间两种不同折射率绝缘介质层交替排列的N个周期组成；所述的N个周期结构一致,由K个子周期构成,每个子周期包含一个高折射率绝缘介质层和一个低折射率绝缘介质层,第N个周期内第K个子周期缺省一个低折射率绝缘介质层,其中N、K为正整数。数值仿真结果显示：在1-2μm波长范围内获得了14个平坦的梳状信道,有效改善了信道平坦度(仅为±0.2dB),同时信道对比度高于14.8dB。