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表面等离激元(surface plasmon polariton，SPP)是局域在金属-介质表面的电磁波，它的电磁场随着离开金属-介质表面的距离指数衰减。利用表面等离激元可以实现光在亚波长尺度的操控，进而有可能实现纳米尺度的光集成。近些年来，在纳米尺度对表面等离激元进行操控引起了人们极大的兴趣。本论文介绍了四种表面等离激元波前操控的方法，包括：(1)表面等离激元多焦点聚焦和分束；(2)表面等离激元的色散、解复用和路由；(3)二元表面等离激元器件；(4)动态调控表面等离激元。这四种方法可以依次实现单一功能的表面等离激元波前操控到任意想要的波前操控以及由静态操控到动态操控的转变。
基于达曼光栅和凹面光栅的概念，提出并设计了表面等离激元多路聚焦分束器从而可以得到多个等光强的表面等离激元焦点。此器件由位于一系列同心圆弧上的凹槽组成，这些凹槽在一条直线上的投影构成一个光栅。当入射光垂直照射此光栅时，激发和衍射到不同方向的表面等离激元可以被近似的聚焦到一个圆上。实验中分别得到了三个和五个等强度的表面等离激元焦点，而且数值模拟和实验结果符合的很好(Appl.Phys.Lett.94，111105(2009))。
接着，提出并在实验上实现了二维表面等离激元色散元件和波分解复用器。它们由金膜上的一系列同心凹槽组成，可以实现远场光-表面等离激元的耦合、波长色散和多通道表面等离激元传输。实验上，表面等离激元色散元件达到了10nm的光谱分辨。在表面等离激元波分解复用器的实验中，通过漏辐射成像系统显示了不同波长的表面等离激元可以被分别聚焦耦合到不同的表面等离激元波导中。这些器件可以在基于表面等离激元的集成芯片中被用来实现波分复用的功能，也可以做为一个表面等离激元色散元件或滤波器来使用(ACS Nano4，6433(2010))。另外，通过将入射光的偏振考虑在内，还设计了一个表面等离激元路由器。
这里还提出了二元表面等离激元光学的概念，用此方法可以设计任意需要的表面等离激元波前。二元表面等离激元结构由一些加工在金属膜上像素化了的凹槽组成。当一个平面波垂直入射到此结构上时，激发起的表面等离激元的相对相位由各个凹槽的相对位置决定。通过模拟退火法合理的设计这些像素化凹槽的位置，在实验中分别得到了沿平行于结构的一条直线上排列的一个、三个和五个表面等离激元焦点。此外，实验中还可以实现位于一个三角形顶点的三个等强度的表面等离激元焦点，这些实验结果充分显示了这种设计方法的灵活性(Opt.Lett.34，2417(2009))。
最后，提出了一种可以实现表面等离激元波前动态调控的方法，而且此方法无需任何机械运动元件。入射光通过一个液晶空间光调制器被调制成不同的形状，然后入射到金膜上的一个表面等离激元耦合光栅上。在光栅处激发起的表面等离激元的强度分布与入射光的形状相同。通过改变入射光的形状，在实验中实现了金膜上表面等离激元焦点的动态移动。通过输入不同的调制图形，还可以实现更加多样化的表面等离激元动态操控(Appl.Phys.Lett.98，211108(2011))。