随着光子集成电路的快速发展，光通信与信息处理对全光元件的需求增大，全光二极管元件因其单向传输特性在该领域有着重要的应用引起了极大的关注。以往研究已提出了多种全光二极管的设计方案，如利用一维非线性光子晶体，液晶及磁光方法等，然而这些设计存在传输对比度较低、结构复杂尺寸较大等缺点。而基于传统光学原理的波导，因其受光的衍射极限，无法实现亚波长尺寸器件。　　表面等离激元是金属界面的自由电子俘获入射光波，在界面形成的一种混合激发态。它能够突破光的衍射极限，将能量局域在金属-介质界面，基于表面等离激元原理的波导器件可以真正实现亚波长尺寸，被认为是最理想的纳米集成光路的信息载体。　　表面等离子激元是指金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波。其场分布在沿界面方向是高度局域的，在垂直界面方向上光波的振幅随距离呈现指数衰减，光能被局域在空间尺寸远小于其自由空间波长的区域，从而克服了衍射极限。　　本文利用表面等离激元波导中的非线性Fano共振提出了两种全光器件，主要工作如下:　　(1)提出了一种超高对比度的表面等离激元二极管，在表面等离激元波导中集成了三个耦合谐振腔。其中两个谐振腔大小相同，两者之间填充了非线性材料。第三个耦合腔选取不同尺寸，整体结构具备空间不对称性。腔与腔之间的耦合作用将导致本征模式的劈裂，产生对称模式和反对称模式。研究发现，对称模式对非线性效应的响应非常敏感，而结构的空间分布非对称性导致正向入射光在非线性材料处形成强电场分布而反向入射光在此处形成弱电场分布。因此，当对称模式被激发时，正向入射光可产生明显非线性效应，对称模式随光强增大而红移;而反向入射光产生的非线性效应很弱，反对称模式几乎不随光强改变而移动。利用所讨论结构的非对称非线性反馈设计了全光表面等离激元二极管。此外，通过改变入射光强度可以发现波导-腔结构的分立态和连续态产生Fano共振。由于Fano共振的具有尖锐的线性特点，该系统实现了正向、反向传输对比度高达41.46dB。研究还发现，该系统在不同的波长可分别实现正向二极管和反向二极管的功能。本文提出的非线性全光表面等离激元二极管尺寸小，结构简单，有望应用于未来的集成光路。　　(2)提出了基于亚波长非线性表面等离激元波导侧双齿双腔MIM（金属-介质-金属）结构。我们发现，波导及齿状结构提供了一个连续态模式，而双侧腔提供了分立态模式，这两种模式发生干涉，产生了Fano共振现象。通过调节光强的大小对非线性腔进行调节，该系统实现了Fano线型反转及相位反转的全光调制。