表面等离激元(SPPs)是局域在介质-金属分界面上的一种特殊电磁模形式,它沿着金属表面传播、且其强度在垂直于界面向两侧的方向上指数衰减,是一种潜力巨大的信息载体,将会在以后的光通信的领域中被广泛应用。其可以克服传统光学中的衍射极限问题而将光信号的能量很好地局域在亚波长的范围内传输,且其传播长度比较大。以表面等离激元为基础的光学器件具有高速响应和微纳尺度的优点,为在纳米量级上实现快速的全光器件集成提供了可能。在通信系统中,频段、波长的选择是非常重要的技术。利用表面等离子体激元的特性设计实现的亚波长光学可调滤波器结构对于未来光通信系统的高度集成化具有重要的意义。本文主要利用有限元法对MIM结构中基于表面等离激元的含有不同腔的可调谐窄带滤波器进行研究,仿真模拟了不同腔的参数指标对透射谱的影响。具体内容分为以下几个部分:1、介绍了研究内容的背景及意义、表面等离激元的研究过程及应用。对金属的Drude模型的公式进行了简单的推导。简要介绍了基于表面等离激元的波导结构。重点介绍了实际应用比较多的三层异质结构:金属-介质-金属(MIM,metal-insulator-metal)结构,简单介绍了介质-金属-介质(IMI,insulator-metal-insulator)结构。简要讲述了光学谐振腔结构在表面等离子体器件中的重要作用并列举了现阶段研究人员设计的相关纳米滤波器结构。2、从满足波矢匹配的条件出发,介绍了几种目前主流的表面等离激元的激发方式。3、首先简单介绍了 MIM波导的色散方程,介绍了基于边耦合的齿形腔和矩形腔的滤波器结构,重点介绍了基于等离子诱导透明的双边齿形-圆形的滤波器结构,分析了齿形的长度和圆形腔的半径对结构特性的影响,仿真结果表明在透射谱中出现了等离子诱导透明现象,同时,出现的非对称的Fano峰使这个结构的敏感度达到1.4×103nm/RIU,而且,我们还发现当两个谐振腔错列开一段距离时,电磁诱导透明峰只会在某些固定的错列距离附近出现,而不是周期的,这和之前的研究结果不相似。这个结构可能会对以后的光路集成和传感探测有重要应用。又分析了单个圆形腔在波导的不同位置时的透射率。在此基础上,提出了双边圆形腔结构,并进行了简单的仿真。综上述,我们通过之前对齿形腔、矩形腔和圆形腔的研究提出双边齿形-圆形结构和双边圆形结构,利用它可以实现带通滤波器、带阻滤波器以及传感器等器件,并对这些特性进行了理论分析与仿真。本文提出的结构对于基于表面等离激元的光学器件的研究具有一定的意义,为进一步设计和改进可调谐窄带滤波器和传感器提供了一定的理论支持,同时也对基于微纳尺度的光学器件的仿真和设计具有一定的借鉴价值。