中文摘要：

为了实现大规模光子集成回路(PIC),研究人员一直追求将光学元器件的尺寸降低到纳米量级。但是传统波导随着尺寸的降低，光的传输将会受到衍射极限的限制。表面等离子体激元/表面等离子体波导的发现使得光学元器件的尺寸降低到纳米尺度成为可能。但作为一个新兴的研究领域，无论是在理论方面还是实验方面都还有众多的问题有待研究。较为重要的问题包括，波导光学传输损耗及其与波导尺寸之间的矛盾，如何采用CMOS兼容工艺加以制备,如何实现与传统波导的有效耦合等。通过时域有限差分(FDTD)方法模拟和制备工艺优化,我们设计、制备并表征了倒置V型金属表面等离子体亚波长波导，在近红外光通讯波段，传输距离可以达到100微米；在此基础上，Y分支和马赫曾德干涉仪原型器件也被成功制备；以SOI材料制备了锥形结构的耦合器，用于实现表面等离子体波导和常规波导的耦合;通过两步刻蚀免抛光制作耦合端面技术，制作了SOI波导与光纤的耦合端面,可以大幅度提高波导和器件的成品率.