随着信息技术时代的到来,各种功能器件在信息传输及处理等领域越发重要,人们对器件的性能、集成度等要求也越发严格。目前,集成电路发展因难以突破物理极限,受到带宽不足、信号延迟和热噪声等因素制约,导致“电子瓶颈”的存在。而集成光子芯片作为信息传载的新兴领域,具有带宽大、微型化和可靠性高等优势,或将成为解决该问题的关键技术之一。其中,亚波长光波导结构在尺寸量级匹配和突破衍射极限的问题上显现出潜在的应用价值,对于新型微纳光子芯片的集成发挥着重要作用。因此本论文对基于亚波长的微纳光波导器件进行了研究分析,其主要研究工作如下:首先,对亚波长微纳光波导器件的数值计算方法进行了综述,通过对比各种研究方法,选定严格耦合波分析方法,借助于Rsoft软件对亚波长光栅结构进行仿真分析。另外,对于亚波长微纳金属结构,时域有限差分法是最常用且直接有效的理论计算方法之一,为进一步提高计算效率和精度,使用商用软件FDTD Solutions作为该类型结构的建模工具。其次,以亚波长导模共振（Guided-mode Resonance,GMR）光栅为基础,利用Rsoft软件建模仿真,研究分析了基于亚波长的级联式双GMR光栅滤波器和超窄带滤波器结构。前者是矩形光谱滤波器,采用一种新型的三级级联平顶窄带带通滤波器结构,仿真结果表明该结构有效实现了在波长1550nm附近半峰全宽（Full Width at Half Maximum,FWHM）约为0.3nm且近似矩形的透射光谱。后者为基于亚波长超窄带滤波器设计,利用两个单GMR光栅结构串联,光栅中间分为无空气间隙和间隔2.13μm空气层两种结构。仿真结果显示在波长1550nm处,无空气间隙的双GMR光栅串联结构峰值透射率约为100%,FWHM可达0.012nm;而有空气间隙双GMR光栅串联结构的透射率约为100%,FWHM为0.15nm,并获得了平顶滤波曲线,平坦度约为0.1d B。最后,为实现无线传输解调一体的传感检测,通过FDTD Solutions软件分别设计了蝶形金属纳米阵列结构折射率传感器和等离子体调制器。对传感器的结构模型进行了数值计算及结构参数优化,其传感灵敏度为990nm/RIU,品质因子可达16.5。初步设计了等离子体调制器所配有的垂直阶梯金属光栅耦合器、偏振转换器和MZI调制波导。光学仿真表明耦合器在波长1525nm-1565nm范围内,其耦合效率均在58.09%以上,并且MZI调制波导狭缝对光场能量具有很好的束缚作用。