得益于纳米材料的精确加工和控制技术的飞速发展,金属微纳结构材料及其表面等离激元(Surface Plasmons,SPs)特性的研究,不仅是物理学研究者关注的热点,也成为当前能源科学、信息科学和材料科学及其交叉领域的热点问题。本文研究了表面等离激元亚波长传输和近场局域增强的特性及其调控,设计了高品质因子杂化等离激元谐振腔和高调制深度的可调谐石墨烯/等离激元光学调制器。具体内容包括:1、理论上设计了一种基于分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector,DBR)的杂化等离激元谐振腔,这种谐振腔是由高折射率的砷化镓(GaAs)半导体纳米线和刻有浅的周期性光栅结构的银(Ag)表面构成,二者被低折射率的二氧化硅(Si02)介质层分隔开。通过研究其杂化等离激元模式的有效折射率,确定了谐振腔两端布拉格光栅的周期。与目前已有的关于利用杂化等离激元波导或者DBR形成的谐振腔的相关报道相比,我们设计的这种谐振腔综合了杂化等离激元波导和DBR的优势,具有更高的品质因子和更小的模式体积。此外,我们还研究了结构参数对谐振腔共振波长以及品质因子的影响,并且就谐振腔对量子点的发射特性的调控能力及其增益阈值进行了数值研究,发现这种谐振腔具有较高的Purcell因子及较低的增益阈值。2、设计了一种新型的石墨烯包裹Ag纳米线的等离激元光学调制器。它是由单层石墨烯包裹着一根表面介电修饰的Ag纳米线构成的。由于表面等离激元的高局域性和近场场增强的特性,相比于利用介质波导的倏逝场而形成的石墨烯调制器,我们所设计的等离激元光学调制器具有更高的调制深度。我们通过有限元的方法计算了例如Ag纳米线半径和入射波长对调制深度的影响,特别是着重考察了石墨烯与Ag纳米线之间的介质层的厚度对于等离激元模式以及光电调制深度的影响。数值研究表明,对于特定波长光波,当选取合适的介质层的厚度时,我们可以获得最佳的调制深度。我们将此结果推广到1.55μm的光通讯波段,选用半导体工艺中传统的硅材料作为介电层,当厚度选取为55 nnm时,可以获得高达1.07 dB/μm的调制深度。