光学表面波是指被束缚在物质表面的电磁波,具有多种多样的存在形式,比如全内反射界面的倏逝波,贵金属/介质界面的表面等离激元,介质多层膜结构缺陷层内的布洛赫表面波。光学表面波能够在面内被调控,具有表面电场增强、对环境的介电常数敏感以及亚波长传播等特性,在表面光场调控、表面拉曼散射、暗场成像、光镊、微纳光子器件、高灵敏度探测等方面得到了广泛的应用。本论文从光学表面波的电磁特性出发,并结合泄漏辐射显微镜这一有力的实验观测手段,重点研究了一维表面等离激元传播场的调控、二维聚焦布洛赫表面波光场中的光学捕获以及金膜上的聚焦表面等离激元中的热捕获。本论文的主要研究工作如下:1、对于沿银纳米线传播的一维表面等离激元,用具有光子带隙的介质多层膜作为基底,光子禁带对泄漏辐射具有的阻碍作用,能够有效的减少传播光场的泄漏损耗,从而可以提高一维表面等离激元的传播距离;通过近场耦合的方法,在多层膜基底上实现的沿银纳米线传播的一维表面等离激元和沿介质纳米线传播的一维布洛赫表面波的耦合,并用耦合模理论分析了两种一维表面波之间的耦合效率。利用表面等离激元对周围环境折射率敏感的特性,通过改变多层膜基底的顶层厚度,来调控一维表面等离激元的传播参数。2、构造了环形角向偏振聚焦光作为入射光来高效的激发聚焦布洛赫表面波,激发环上的表面波向中心传播能够在聚焦中心生成极强的电场峰。在表面聚焦光场中,散射力和梯度力方向都指向聚焦中心,因此能够实现到对金属微米颗粒的捕获。通过麦克斯韦应力张量的方法计算了聚焦表面波光场中金属颗粒的受力情况,分析了金属颗粒受力的平衡点。通过对比聚焦表面等离激元光镊和聚焦布洛赫表面波光镊的捕获行为,得到了前者的捕获刚度要好于后者的结论。3、金膜上聚焦表面等离激元中心的电场峰会产生强的电磁热,能够造成液体的热对流,这样的对流能够实现对分散在液体环境中颗粒大范围和批量的捕获。我们模拟计算了液体环境中热对流的具体形貌,其捕获行为与实验结果相符。在实验上通过和玻璃基底上的光力捕获进行对比,证明了金膜上的捕获行为主要是热对流引起的,并利用温度依赖的荧光分子,证实了金膜上热效应的存在。本论文的创新点主要包括:1、利用介质多层膜的光子禁带,通过减小了传播光场的泄漏损耗,增加一维表面等离激元的传播距离,这个工作能够拓宽基于一维光学表面波微纳器件的应用范围。2、通过近场耦合,实现了一维表面等离激元和一维布洛赫表面波模式的耦合,为新型的混合光子集成提供了更多的可能。3、通过改变基底多层膜的顶层厚度,能够调控一维表面等离激元的传播参数,是一种无损调控一维光场的手段。4、在全介质的多层膜基底上用聚焦布洛赫表面波实现了对金属微米颗粒的捕获,这种方法不需要精确控制光场和金属颗粒的相对位置,并且可以避免聚焦表面等离激元光场中热效应对光镊捕获稳定性的影响,是一种简单普适的捕获金属微米颗粒的方法。5、利用金膜上聚焦表面等离激元的电磁热引起液体中热对流实现了对分散在液体环境中颗粒的捕获,由于表面等离激元的电场增强和聚焦效果,可以通过很小的入射光功率实现广范围和多颗粒的热对流捕获,热捕获相对于光力捕获在生命科学和晶体制备等领域有独特的优势。