由于表面等离子(surface plasmons，SPs)或表面等离子体激元(surfaceplasma polaritons，SPPs)在电子学和光子学上潜在的应用价值，基于SPs的亚波长光学得到了广泛的研究，并取得了许多令人瞩目的成果。本文中，将SPs与微小孔径激光器相结合，通过金属亚波长结构汇聚和引导光波的特性，设计出了金属表面的环形周期结构，实现微小孔径激光器的增强透射，并有效地减小其光束发散角。本文主要内容和成果归纳如下：　　 1.对SPs理论进行了比较详细的探讨，重点讨论了随光频率变化的金属介电常数，以及金属的Drude模型，并从麦克斯韦方程(Maxwells equation)出发，对金属/介质界面处的SPs进行了求解。　　 2.为了在理论上分析SPs的特性，完成了对金属材料Drude模型的拟合，以及材料的选择和结构的优化设计。确定了可以有效增强小孔透射并限制其透射光场发散性的表面等离子结构，并对周期结构的周期大小和槽孔宽度、深度等参数进行了理论模拟优化。采用优化的结构参数，理论上可以很好地限制小孔透射光束，并增强其输出功率。　　 3.将表面等离子无源结构与半导体激光器集成，制作出具有表面等离子增强限制效应的微小孔径激光器。这一过程包括在半导体激光器表面制作金属膜、在出光位置制作微小孔径、以及在金属膜上制作周期性微结构。最终，实验制作出的基于边发射激光器的表面等离子增强微小孔径激光器(孔径约为300nmx500nm)输出功率在25mA驱动电流下可以达到1.7mW以上，已经达到同类器件已知国际报道的最高功率水平。　　 4.用近场扫描光学显微镜系统(NSOM/SNOM)探测SPs调制的微小孔径激光器的输出光斑，可知这种小孔激光器在距离出光面的相对远场约1.5微米处的光斑直径仍然小于激光器的激射光波长，表明在表面等离子结构的调制作用下，小孔激光器的发散角也得到了明显改善。这与理论上的模拟计算的预测结果完全一致。　　 上述结果发表后，Nature Photonics将其作为研究亮点在期刊上发表了相关评述。　　 5.利用SPs近场光学的光场“压缩”限制特性，模拟实现了基于表面等离子现象的纳米光学天线、亚波长金属波导、光波耦合器，以及分波器等亚波长光学器件。