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纳米光波导是实现超高集成化光子器件的重要组成部分。目前已经提出了多种类型的纳米光波导结构,主要分为:介质波导、光子晶体波导和表面等离子体波导。此外在纳米光波导中引入缺陷可以构成光学微腔结构。光学微腔在研究光与物质的相互作用,纳米激光器等领域有着极其重要的应用,同时也是集成光路中的一类基本光学组件。现阶段提出的光学微腔存在结构复杂、尺寸较大、难以制备、模体积大等问题。针对上述问题,本文基于绝缘层上硅(Silicon-On-Insulator,SOI)平台,设计了一种具有较小模体积、高品质因子且便于制备的混合表面等离子体波导(hybrid plasmonic waveguide,简称HP波导),并对其进行了尺寸优化及传感特性的研究。本文结合了传输矩阵法和麦克斯韦方程组,推导出了一维HP波导结构中混合模式的色散关系。采用有限元法(Finite Element Method,FEM)分析了光场在波导中的模场分布及传播长度随结构尺寸、材料的介电常数等参数的变化关系,为下一步设计基于周期性混合波导的微腔结构奠定了基础。基于以上述研究得出的变化关系,本文通过在周期性HP波导中引入结构缺陷来产生缺陷态。本文利用COMSOL Multiphysics软件建立了相应的二维模型,分析了二维周期性HP波导微腔结构中光场的传播及局域特性。为了使缺陷态模式具有最小的模体积,优化了波导的几何结构并确定了模体积最小时波导的最佳宽度。本文进一步建立了三维周期性HP波导微腔结构,研究了波导中缺陷的尺寸,材料及周期数目等对混合模式传输特性的影响。利用混合表面等离子波导能够将光场限制在深亚波长尺度同时还具有低损耗的特性,通过结构优化设计出了有效模体积为0.005?m3,珀塞尔因子为3750的波导微腔。数值研究了介质层折射率的变化及在缺陷位置加入微小金属条后波导的传输特性,结果表明基于HP波导结构的纳米微腔不仅具有很高珀塞尔因子而且具备良好的传感特性。本文的研究结果为基于表面等离子体的波导元器件的优化设计提供了理论依据,对实现表面等离子体波在超高集成光路中的应用具有指导作用。