表面等离激元(Surface Plasmon Polariton, SPP)是振荡的等离子体与光子共振激发的耦合态。它具有光场局域和近场增强效应，并且它的波长小于自由空间中光波长。表面等离激元学与晶体光学相结合使金属-各向异性电介质界面的SPP具有光学各向异性、偏振多样性、以及动态可调的特性。日益提高的微纳米加工技术为各向异性电介质材料的制备提供了更多可能性。这些优势为未来小型化动态可调的纳米光子器件和纳米芯片光电集成器件的研发提供了新的构想。本文对光在各向同性电介质和各向异性单轴电介质界面的反常全反射现象、金属和各向异性单轴电介质界面横磁(Transverse Magnetic, TM)偏振的SPP的完全色散关系、金属和各向异性单轴电介质界面杂化SPP的激发及其性质进行了研究，并利用有限时域差分(Finite-difference time-domain,FDTD)方法验证了理论结果。本文的主要工作可以概括如下:　　首先，研究了各向异性单轴电介质光轴任意指向时平面波从光疏各向同性电介质入射到光密各向异性单轴电介质界面发生反常全反射的条件和物理机制。通过电磁波在单轴晶体中色散曲面(曲线)的几何形状，分析了各向同性电介质和单轴电介质界面的全反射发生条件与光轴指向之间关系，建立平面波在各向同性电介质和各向异性单轴晶体界面反常全反射的物理模型，推导此界面反常全反射发生的必要条件。利用FDTD数值模拟的方法对此反常全反射现象进行了仿真，验证了必要条件的可靠性。讨论了各向异性电介质和各向同性电介质介电常数对反常全反射存在区域的影响，以及较小角度入射时反常全反射的实现。　　其次，研究了金属-单轴电介质界面TM SPP的完全色散关系(沿着界面和垂直界面两方向上 SPP的波矢与频率间关系)，实现了垂直界面方向完全衰减的表面波。对于光轴平行于两种介质界面法线和表面等离子体传输方向构成的平面的情况，利用电磁场边界条件，严格求解了金属和各向异性单轴电介质中麦克斯韦方程组，详细分析了此界面的TM SPP的完全色散关系、模式的传输特性、渗透深度及其能流。根据SPP在垂直界面方向上波矢的方向，提出了两种新型TM偏振的SPP。利用金属的损耗和真实单轴电介质的各向异性在金属-单轴电介质平板界面实现了“完美”表面波。　　最后，研究了杂化SPP(混合偏振的SPP)的激发和性质。对于光轴平行金属和单轴电介质界面的情况，在各向异性单轴电介质覆盖层-金属-高折射率各向同性介质的Kretchmann结构中，使用TM偏振平面波作激发光源，采用光传播法，推导此Kretchmann结构反射率角谱R(θi,φ)的计算公式。给出了杂化 SPP在金属-单轴电介质界面的存在条件和色散关系。并利用 FDTD Solution软件数值模拟得到衰减全反射共振波长与我们推导得到的反射率解析表达式的结果对比来验证我们公式的准确性。另外，在已发表文献中实验装置和材料参数都相同的条件下，通过我们的反射率公式计算金属-单轴电介质界面杂化 SPP的共振波长随光轴指向变化而变化的反射率谱，其结果与已发表文献中实验结果的变化趋势吻合的很好。两种比较很好地说明了我们反射率公式的有效性。在相同的Kretchmann结构中，我们还给出横电偏振平面波作激发光源比TM偏振光源激发杂化 SPP效率低很多的分析和模拟。另一方面，分析了两种杂化SPP(非辐射的杂化SPP和准传导的杂化SPP)的场分布特性和偏振特性。利用解析的反射率公式分别模拟并分析了强电各向异性正单轴晶体、强电各向异性负单轴晶体和弱电各向异性单轴晶体作覆盖层时Kretschmann结构中界面内波矢反射率谱R(kx, ky),分别指出激发两种杂化SPP的物理机制，从而可以由总反射率角谱和横电反射率角谱确定对应杂化SPP的激发条件。