随着纳米技术的发展和等离激元光子学的兴起，光在金属微纳结构中呈现的新颖效应引起了人们广泛的关注，已成为该领域的一个热点。本文较为全面的综述了表面等离激元的发展历程，然后基于表面等离激元的色散关系，介绍了光栅耦合模式和棱镜耦合模式，并就其一些应用进行了研究。从理论上分析了金属/介质界面上的表面等离子体波解及其特性，导出了表面等离激元的色散关系，根据其色散关系引入了表面等离激元的耦合模式并介绍了表面等离激元的三个特征长度。研究了光栅耦合模式应用于对量子级联激光器(Quantum Casecade Lasers,QCLs)出射波束的优化，在阵列天线结构理论的基础上模拟了光栅刻槽数，刻槽与狭缝电场强度比值及各刻槽相位差等因素对波束准直结果的影响。分析研究了光纤类型、各器件位置、各系数对棱镜耦合效率的影响，并估算了QCLs出射的波束经棱镜、光纤后最终的有效光功率。讨论了粗糙度对该结构色散关系及反射率和透射率的影响。根据单位立体角光分布特性和偶极子分布函数，导出了确定粗糙度相关参数的谱密度函数，并讨论了其特性。基于棱镜耦合结构中底层介质发生微弱变化反射率有很大不同的特性，研究了该结构在传感系统中的特性，综合分析了各介质层以及温度对该结构传感特性的影响。