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表面等离激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）是金属纳米结构中自由电子的共谐振荡形成的一种表面束缚电磁模态,可应用于光波段超灵敏度超分辨率传感、成像等领域。但是,固有的物理局限使得SPPs不具有低频拓展性,而且金属在等离子体频率附近的强损耗使其存在诸多的运用瓶颈。为了解决这些难题,科学家们提出并发展了人工表面等离激元（Spoof SPPs）的概念。通过人工构建亚波长周期结构,可在远离金属等离子体频率的波段（微波和太赫兹波段）实现类似SPPs的电磁性质。Spoof SPPs不仅可以弥补SPPs在光频段损耗大的局限,而且可被用来实现其他频段的超灵敏度超分辨传感、成像,在高速、并行传输和高密度电路中具有重要的应用前景,对基于SPPs的功能器件和系统真正实用化具有重要意义。论文针对Spoof SPPs的理论及其应用开展了一系列创新性研究,主要研究内容和创新点包括以下几个方面:1、提出了多种三维金属型Spoof SPPs的高效激发与宽带传输结构,包括:（1）采用渐变高度的多米诺形周期金属块阵列实现了TE10波（矩形波导）和多米诺型Spoof SPPs之间的高效与宽频带模式转化;（2）采用渐变深度的同轴圆柱形周期凹槽阵列实现了TEM波（同轴波导）和同轴型Spoof SPPs之间的高效与宽频带模式转化,并在此基础上设计了两款基于螺旋型Spoof SPPs的场增强器结构,利用螺旋形凹槽深度和半径的渐变来实现了Spoof SPPs的超强聚焦效应,进而获得了螺旋凹槽波导表面场的超强聚焦性能。2、提出了多种平面金属型Spoof SPPs的高效激发与宽带传输结构,包括采用渐变长度的超薄周期金属方孔与光栅阵列分别实现了准-TEM波（微带线）和方孔型与双层鱼骨型Spoof SPPs之间的高效与宽频带模式转化,并在此基础上设计了一种支持方孔型Spoof SPPs双频带高效传输的波导结构,在基模频段实现Spoof SPPs的高效与宽带传输的同时在高次模频段实现了Spoof SPPs的负群速效应。3、提出了一种多通道复合Spoof SPPs的宽带平面波导传输结构,采用超薄周期矩形方孔和对称凹槽阵列实现了方孔型与凹槽型Spoof SPPs复合信号在同一个波导中的多通道、无干扰、独立高效的传输功能。4、提出了一种基于亚波长介质周期结构的新型Spoof SPPs概念,分别采用模式匹配与多模网络结合方法以及等效媒质理论推导了新型Spoof SPPs的解析色散方程,并构建了基于新型Spoof SPPs的高效与宽频带波导传输模型,从实验的角度证实了理论的正确性。与传统金属型Spoof SPPs相比,介质型Spoof SPPs具有超低的传输损耗特性,克服了金属型Spoof SPPs的固有欧姆损耗带来的一系列器件性能降低的关键问题,符合电磁超材料无金属化的发展趋势,开辟了一个崭新的研究领域。