随着全光网络的发展,人们对于高集成全光器件的需求越来越高,纳米级别的光学器件成为解决这个问题的关键。全光开关作为一种功能丰富的光学器件,能够胜任波长转换、波长适配、解复用时钟提取等关键且基本的通信技术,是全光网中必不可少的连接和控制的光学器件。本文将基于表面等离激元和Kerr强度调控理论,设计两种小型高速低功率的全光开关,并在此基础上进行功能性的拓展,对基于全光开关的光路分选器进行一系列的探究。围绕表面等离激元对光波传播的特性,本文对克尔强度调控对表面等离激元传播进行了深入的探究,设计出了两个功能特异、相互联系的全关开关和一个基于全光开关的光路分选器。研究包括以下三个部分:1.基于金属波导结构的基础全光开关结构设计,实现光路主动关闭的功能。改变金属波导结构中的谐振腔结构,探究最佳消光比的结构参数,最后由时域有限差分法(FDTD)获取必要的数据,对全光开关的三个重要性能指标:消光比、泵浦光功率、响应时间进行分析和讨论。2.基于基础全光开关的性能调优和功能拓展,实现光路主动开启地功能。对1中所提出的基础全光开关的谐振系统进行结构上的优化,改变谐振腔中表面等离激元的传播模式,目的是降低开关激发所需要的泵浦光光功率,以及开关功能的拓展。3.基于基础全光开关功能拓展的光路分选器。结合1和2中两个开关的结构与功能,改变波导中谐振腔的结构,改变谐振腔内的谐振模式,并且增加一个输出端口,完成输入光对光路选取的主动调控。这样使得光路分选器能够主动改变光信号的输出路径。通过上述研究,本文设计并提出了两个功能特异的全光开关,这两个全光开关具有响应速度快的优势和结构简单小巧的特点;同时,本文拓展了全光开关的功能,设计并提出了一个功能丰富且性能出色的光路分选器。本文从理论上极大的降低了泵浦光功率,极大的增加了其研究价值。