表面等离激元是光子与负介电材料的表面电荷振荡耦合形成的高度局域的电磁场。由于表面等离激元的场局域特性，其可应用于实现增强的光-物质相互作用，或者实现亚波长集成光回路和光器件。表面等离激元是一种准粒子，其除了具有确定的能量外，还可能具有确定的动量以及角动量。表面等离激元动量演化的深入研究，可以为表面等离激元相关物理过程提供直观而深刻的图像。例如，传播表面等离激元的动量，直接决定其激发条件和传播行为;表面等离激元在与基本粒子的相互作用过程中，满足总动量守恒定律;表面等离激元场的动量特征，可以帮助理解其场中的光自旋-轨道耦合效应。表面等离激元动量的研究，可以为现有的物理现象提供直观的物理图像，并且对于探索新的表面等离激元物理效应、开发新的表面等离激元器件有指导意义。　　本文从实验、理论分析和计算机模拟三个角度对表面等离激元的动量演化和表面等离激元与光子、电子相互作用时的动量转换进行讨论。研究表明，动量转换过程在表面等离激元的激发、传播和与真实粒子的相互作用中是一种共同的物理机制。基于对表面等离激元的动量分析，我们提出了表面等离激元动量转换所导致的一系列新现象。基于这些现象，我设计并实现了一些表面等离激元光学器件。　　我们首先研究了表面等离激元在传播过程中的动量变化行为。对于波导中传播的表面等离激元，动量变化会导致表面等离激元不同模式之间的转换。在实验和模拟中，我们证明了表面等离激元的模式转换现象，在结构对称性破坏的纳米线波导中普遍存在。我们针对纳米颗粒-纳米线结构进行理论模拟分析，证明颗粒结构对表面等离激元的散射造成了其波前对称性和动量的变化，从而导致了模式转换的发生。最后，利用这种模式转换现象，我们在模拟中设计了一种表面等离激元回路光开关。　　进一步，我们研究了自旋偏振的光子激发表面等离激元时的动量转换过程。我们发现，具有自旋角动量的入射光子可以激发携带角动量的表面等离激元。在此过程中，光子在表面等离激元场中会发生强烈地的自旋-轨道耦合现象。当自旋偏振的平面光被金纳米球散射时，由于自旋-轨道耦合效应，光子的轨迹流线呈螺旋状分布。当金纳米线端头被自旋偏振的光子激发时，自旋-轨道耦合效应会导致类似的螺旋状轨迹分布。这种螺旋状轨道会导致纳米线上传播的表面等离激元场分布与入射光子的自旋相关。最后，我们利用这种自旋控制的表面等离激元传输，在实验中实现的表面等离激元光回路中光子的自旋路由功能。　　最后，我们研究了表面等离激元与电子束相互作用时的动量转换过程。我们理论研究了电子束激发金纳米球中表面等离激元过程中的动量转换。当入射的电子不经过纳米球的中心时，相对于纳米球的中心，电子会携带轨道角动量。由于相互作用过程中的动量守恒，激发的表面等离激元会携带轨道角动量。进一步，这种携带轨道角动量的表面等离激元，会在横向上辐射出携带自旋角动量的光子。作为上述物理过程的逆过程，当金纳米球被自旋偏振的光子照射时，被金纳米表面等离激元场激发的逸出电子，也会具有轨道角动量。以上动量转换过程，实现了光子的自旋自由度与电子的轨道自由度间的耦合，为沟通电子信息与光子信息的相互转换，提供了新的桥梁。