随着科技的飞速发展,光学元器件在更小尺寸上受到了要求。在过去的十年中,主要是基于纳米技术,在研究各种各样的非传统元器件方面已经取得了很大进步。与此同时,等离子体元器件受到了很大关注,人们致力于表面等离极化激元(SPPs)的性质。在本文中,我们探讨SPP在由金属-介电多层膜构成的等离子体波导中的传输特性。我们的工作是在光学元器件微型化方面的探究。我们设计的等离子体波导是一种纳米级别的光学器件,顺应了元器件微型化的趋势。第一章是一个回顾,介绍研究背景和论文的大纲。第二章给出了研究中涉及到的基本理论。我们将介绍基本的物理模型和数学工具,包括麦克斯韦方程组、边值关系、非线性效应、Drude模型和Bessel函数,这些在实际的理论计算中都是有用的。第三章涉及到基本的理论模型和对应的等离子体模式的推导,并且我们在基本模型的基础上做出创新的改造。我们介绍了等离子体模式的详细推导过程。基于数值计算,我们讨论了传播常数和结构参数的关系。在通常的圆柱型等离子体波导中的电介质是统一的材料。在本文中,我们加入新的想法,改变介电层的介电常数,使得介电层由不同种材料构成。这种介电常数的改变导致传输性质的变化。第四章是文章的主要部分,我们的创新设计也在此体现,我们研究由金属-介电多层膜构成的非线性圆柱型等离子体波导。我们设计了一个五层的圆柱型波导,它的中心层、第三层和外层是电介质材料,第二层和第四层是金属材料。这个波导一共有四个金属-介电分界面,每个分界面上都会产生SPP。我们主要研究这些分界面上的光强分布,以及如何控制光强的分布。整体分析五层的圆柱型等离子体波导是非常困难的。因此,我们把它看作由两个圆柱型介电-金属-介电等离子体波导组成的系统来分析。我们先计算单个波导,然后分析它们之间的相互作用。在理论上和数值上我们得到了波导的传输特性。我们利用Lorentz互易原理,推导出了模式方程。介电层的非线性是我们考虑的因素,也是我们要利用的物理性质。非线性的引入将会使波导的传输特性发生变化。我们考虑介电层的Kerr效应。当非线性被考虑进去的时候,模式方程变成了一个非线性Schrodinger方程。数值计算显示,当功率变化的时候,有传输模式的非线性双稳态存在。我们可以通过改变光强的大小和变化方式,来改变光强的分布。也就是说,我们设计的非线性圆柱型等离子体波导可以实现光控。这种双稳态也激励着我们在等离子体领域开发纳米级别的全光元器件。总结在最后一章。