光纤作为一种特殊的光波导,可以实现光信号在光纤中的高速传输,为现代光通信的快速发展奠定了坚实的基础。随着科学技术的发展,为满足光学波导芯片集成化的需求,需要将光学波导缩小至微米及纳米级尺度。然而,由于光学衍射极限的限制,使用传统的光学介电材料无法将光波导的尺寸减小到亚波长范围。金属微纳结构可以通过光致激发,在金属与介质的界面处形成表面等离激元（Surface plasmon,SP）——一种混合的电磁模态:包含自由电子的集体振荡以及介质中的表面波两部分,可以将光紧紧地限制在金属结构附近十几纳米的范围内,从而有效突破传统光学衍射极限。当满足动量匹配条件时,表面等离激元会沿着波矢方向进行定向传输,这种传输型的表面等离激元,即表面等离极化激元（Surface plasmon polariton,SPP）。表面等离激元波导是一种基于表面等离极化激元在贵金属波导表面传输的新型波导,它可以将光场限制在纳米级的范围内;相比于传统的硅基波导大大减少了波导的集成间隔距离。常见的表面等离激元波导主要有两大类:一种是基于纳米线、纳米带一类的单向性非常好的一维表面等离激元波导;还有一种就是传输以及发射范围较广的平面表面等离激元波导。这两种波导在新一代光子器件的发展过程中各自具有不可替代的优势。然而,如何在波导上实现等离激元的高效传输和精确调控,降低传输损耗,实现远距离可控的等离激元波导传输是目前等离激元波导研究方面的前沿热点。本论文利用单晶银纳米线以及银微米片,对一维银纳米线到二维银微米片波导的表面等离激元的激发、传输以及发射特性以及机理进行了详细的研究。通过改变激发条件以及引入针尖体系等手段实现了线上以及片上表面等离激元的传输路径、传输方向、发射范围以及发射强度的调控。具体研究内容如下:Ⅰ.基于银纳米线的表面等离激元传输特性及调控研究:基于银纳米线波导体系,实验上利用改变激发光等试验参数以及引入银针尖对其表面传输的表面等离极化激元进行了调控。理论上利用有限元方法对体系模型进行电磁仿真计算,对纳米线上的传输模式以及传输特性进行了详细的理论解释与分析。结果表明,基于银纳米线的表面等离激元波导具有良好的光场局限性以及单向传输性;通过改变激发光的偏振态,可以在直径为500 nm的纳米线上实现SPP的螺旋传输。此外,引入银针尖可以精确原位调控纳米线波导的SPP传输与发射。Ⅱ.片上表面等离极化激元的传输机理研究以及多通道发射调控:利用原子级平整的银三角微米盘,改变激发光偏振态以及更换激发位置,实现了多通道SPP的激发、传输与宽场发射。通过搭建显微成像测量系统结合精密压电平台,实现银微米片波导的远场发射信号的强度探测;利用量子点耦合近场技术,进一步揭示了表面等离激元在片上的传输以及模式调控。此外,利用有限元方法结合经典电磁理论,对片上表面等离极化激元的激发、传输模式以及传输机理进行了详细的理论分析与探究。最后,基于银微米片SPP的传输理论,设计了最优化的银微米片等离激元波导体系,通过改变激发光的偏振态操控多束SPP进行干涉,实现了 SPP在银三角微米片上的传输方向以及发射位置的调控,进一步拓展了在表面等离激元光子器件等方面的应用。