1、隨著光電子學、納米技術(shù)的飛速發(fā)展，集成光學對集成系統(tǒng)密度的要求逐漸提高。表面等離子體激元(SPPs)波導可以最大限度地把電磁場約束在金屬與介質(zhì)分界面處，在高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓庾訉W應用上有巨大的優(yōu)越性。它本質(zhì)是一種在金屬表面存在的自由振動的電子與光子互相作用產(chǎn)生的沿著金屬表面?zhèn)鞑サ碾娮邮杳懿?，可以突破衍射極限的限制，使系統(tǒng)的集成密度得到極大增強。
　　本文基于表面等離子體波導理論，同時把增益介質(zhì)引入表面等離子體波導結(jié)構(gòu)中，設計了兩種混

2、合等離子體波導結(jié)構(gòu)，并利用有限元法對這兩種結(jié)構(gòu)的特性進行了深入研究，為新一代微納光子集成器件的研制提供了一定的理論基礎和設計思路。本文的主要工作如下：
　　(1)介紹了表面等離子體的背景發(fā)展狀況以及未來的發(fā)展趨勢，并闡述了表面等離子體波導的相關(guān)理論和相應的增益介質(zhì)材料，簡述了波導器件加工工藝，重點分析了刻蝕技術(shù)。同時，簡單說明了數(shù)值計算方法—有限元法，并引出了基于有限元法的COMSOL Multiphysics軟件。這些理論分析為

3、以后波導結(jié)構(gòu)的設計和研究提供了相應的依據(jù)。
　　(2)設計了一種帶增益介質(zhì)InGaAsP的矩形納米管混合等離子體波導結(jié)構(gòu)，利用有限元法分析了該混合波導結(jié)構(gòu)的基模電場分布以及模式特性隨幾何參數(shù)的變化。該結(jié)構(gòu)在高密度光子集成系統(tǒng)以及光電集成電路等領域具有重要的應用價值。
　　(3)設計了一種帶有增益介質(zhì)CdS納米線混合等離子體波導結(jié)構(gòu)，利用有限元法仿真模擬了該波導在工作波長下的基模電場分布以及基模的模式特性隨著所設計結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)