受衍射效应的影响,传统的聚焦光斑大小或者传播光束直径一般只能限制在波长量级的尺度范围内。随着微细加工技术和集成光学的不断发展,光学元器件的不断小型化已经接近光的衍射极限。如何获得各种突破衍射极限的光子器件,是目前纳米光子学领域的一大研究热点。基于表面等离子体激元(SPPs)设计的金属光器件可以达到这样的要求,它们被誉为是目前最有希望的纳米集成光子器件的信息载体。SPPs的表面传播以及局部增强等等特性,已经在高灵敏生物化学传感、新型光源、高效光学元器件、纳米光学成像、纳米光刻等领域获得了广泛应用。本文概述分析了国内外在等离子体激元领域的研究成果及进展,在此基础上,从Maxwell方程组出发,对金属缝结构中的电磁传播特征方程做了理论推导,分析了缝宽与缝中有效折射率之间的关系。并利用电磁场有限元方法做了相应的数值模拟,通过与理论分析结果做比较,验证了结果的一致性。本文设计了两个不同的金属纳米光器件:一个是利用金属缝宽与其内的有效折射率的关系,通过五个不同宽度的金属缝来实现对入射光束的位相调节,得到一个准直的出射光束。文中通过电磁场有限元方法对结构做了数值模拟,得到的结果与采用点光源方法得到的结果一致;另一个是为了研究金属缝对增强透射的影响,而设计的一个类似于漏斗的金属结构。基于电磁场有限元方法,对结构中的各个参数做了详细的分析,阐述了它们在金属缝透射增强中所起的作用。