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表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）是光子和电子金属-介质表面相互作用而形成的一种表面电磁波。它被限制在沿着金属-介质界面的方向传播，并在垂直于界面的方向强度呈指数衰减。表面等离激元有着独特的光学性质，它能够突破传统衍射极限，使得光学元件的尺寸能够做的更小，有利于光子器件的大规模集成。表面等离在各种技术领域中有着广阔的应用前景，包括表面等离激元波导、生物传感器、纳米光学天线以及光储存等多种前沿技术。全光逻辑门作为全光计算和处理的关键性器件，在克服电子设备基本性能限制上起着重要作用。本文先介绍了表面等离激元基本理论，然后分析了表面等离激元在金属–绝缘体–金属(Metal-Insulator-Metal,MIM)波导中传播的基本性质，最后在MIM波导结构的基础上设计和分析了全光逻辑门器件。本文研究的主要工作内容如下： 1）以基于MIM波导的纳米槽腔作为模型，先分析了表面等离激元在纳米槽腔中传播时的基本性质，并求解出了其在槽腔中共振传播时的磁场分布方程。然后以该分布方程为理论基础，通过设置一定的参数，改变其输入端和输出端来分别设计一些不同功能的逻辑门结构。通过时域有限差分法(Finite Difference of Time Domain,FDTD)对这些逻辑门的功能进行研究分析，并使用FDTD Solutions软件对具体逻辑门结构模型的功能进行仿真验证，分析仿真这些结构在不同的输入状态时的磁场强度分布图和透射频谱。 2）分析了结构光场中光的横自旋性质，以及光场横自旋产生的圆极化偶极子能够激发表面等离激元在波导中单向传播现象。以此为基础，研究了基于光场横自旋的逻辑门结构。在逻辑门结构中用金属纳米球作为纳米天线，用来激发表面等离激元耦合到MIM波导中。通过对光源参数和MIM波导参数的调整来设计出了XNOR和XOR逻辑门基本结构。通过FDTD的仿真，对这些逻辑门在不同输入态时的功能进行验证和分析。