表面等离子体激元是由入射光子同自由电子发生集体振荡而产生的沿着金属/介质界面传播的电磁波,并在垂直界面的方向呈指数形式衰减。随着制作工艺的发展,表面等离子体激元的特性不断被科研人员发现。表面等离子体激元能够突破衍射极限,实现在微纳米结构中对光的控制,这为光子器件的集成开辟了新的路径。基于这种特性,众多的研究学者投入到表面等离子体激元波导结构的研究中。其中介质加载型表面等离子体波导结构,因其能够有效降低传输中的损耗,同时增强场的局域性,而得到更为广泛的关注。本文设计了两种新型介质加载型表面等离子体波导结构,使该类波导结构的传输性能得到提高。本文主要工作包括以下几个方面:1.结合目前表面等离子体激元的课题背景及其应用方向,针对表面等离子体激元的基本理论进行研究,其中包括基本特性、特征参数、激发结构、数值算法,仿真软件。2.设计了一款脊背型介质加载表面等离子体波导结构。利用有限元法对该波导结构的电场分布,传输距离、有效折射率与几何结构的依赖关系进行了相应的分析。结果表明,通过调整波导结构的几何参数可以显著提高场限制,降低波导本身的损耗,使波导的有效折射率和传播长度达到最优化。这种等离子体波导可以实现亚波长的光限制,对于光集成芯片和传感器领域的研究有重要意义。3.在脊背介质加载型表面等离子体波导的结构基础上,提出了一种新型介质加载长程表面等离子体波导结构,该结构结合了长程表面等离子体波导和介质加载型表面等离子体波导的优势。文中利用有限元的方法对该波导进行数值仿真,结果显示,电磁场的局域性与传统的长程表面等离子体波导相比明显增强。同时其品质因数M1和M3相对于传统的长程表面等离子体波导分别增加了2.6倍和3.1倍。