随着光子学理论和微纳加工技术的不断发展,在纳米尺度下实现光场的有效操控逐渐成为人们关注的课题,其中,表面等离激元被视为最有可能的信息载体之一。表面等离激元通常是指金属表面自由电子受外界光场激发形成的电磁振荡,它被束缚在金属和介质界面传播,在垂直金属和介质界面方向上强度呈指数衰减。目前,表面等离激元的理论和实验研究十分活跃,而表面等离激元的激发与传播则是实现纳米光子操控的基础。随着自旋光子学概念的提出,许多基于表面等离激元的新型功能光子器件相继被开发出来。例如,如何利用光子自旋和轨道角动量实现表面等离激元的定向耦合,是近期纳米光子学领域的研究热点之一。另一方面,得益于石墨烯的成功制备,表面等离激元研究翻开了新的篇章。石墨烯由于其特殊的电学和光学性质激起人们极大的研究兴趣,在中红外-太赫兹波段,石墨烯具有类似金属的光学特性,能够支持表面等离激元的传播。与金属表面等离激元相比,石墨烯表面等离激元具有更强的光场局域性和相同光周期下相对较低的传播损耗。此外,石墨烯的光学性质可以方便地通过外加电场和磁场等手段进行迅速调节,为表面等离激元调控提供了更多的灵活性。石墨烯表面等离激元的独特性质,为在更小尺度操控光的传播提供了可能,对开发纳米光电调制器、耦合器、分束器、光开关等具有重要意义。本文首先研究了基于金属纳米孔阵列的表面等离激元的定向激发,通过改变入射光的偏振态和轨道角动量,对表面等离激元的传播方向进行调控。入射光的左旋或右旋圆偏振态决定了表面等离激元沿金属纳米孔阵列表面的传播方向。垂直入射的涡旋光束中含轨道角动量波矢面内分量,根据波矢匹配关系,表面等离激元将分裂为两束。因此,垂直入射的圆偏振涡旋光场可以被转换为金属表面定向分束的表面等离激元光束。紧接着,本文研究了结构单侧不产生分束现象的波矢匹配条件,设计了两组具有不同周期的纳米孔阵列结构,可以实现表面等离激元的单向激发。在我们的研究中,数值模拟结果与理论分析吻合较好。该工作为控制表面等离激元的激发与传播方向提供了一个新的途径,在表面等离激元耦合器和光开关方面具有潜在的应用价值。其次,对石墨烯表面等离激元的近场激发进行了实验表征。我们利用光诱导力显微镜的探针激发表面等离激元,并获得了三角形单层石墨烯样品的表面等离激元近场分布。探针散射入射光为自由空间电磁场提供了额外动量,使得三角形单层石墨烯样品上的表面等离激元被激发并向外传播,当传输到石墨烯边界时被反射,随后与探针激发的表面等离激元发生干涉会产生干涉条纹,利用光诱导力显微镜探针进行扫描,获得了高精度表面等离激元的近场分布。对石墨烯表面等离激元的干涉场进行分析,进而提取了石墨烯表面等离激元的相关特征信息。根据实验结果,石墨烯表面等离激元的光诱导力显微镜表征,为直接探测石墨烯表面等离激元提供了新的方案,也为进一步设计和开发基于石墨烯的表面等离激元器件奠定了技术基础。