表面等离激元(SPPs)是位于金属与介质界面处的表面电荷密度波与光波耦合的集体振荡模式。得益于其独特的模式体积压缩效应和与之相关联的局域场增强效应，表面等离激元在表面增强拉曼散射光谱、生物传感、纳米集成光学回路和光波导通讯等方面都有很重要的应用前景。基于对表面等离激元控制和应用的需求，本论文分别对表面等离激元新的激发方式、新材料以及非经典现象三个方面进行了研究，取得了如下结论:　　(1)在金属纳米双线体系中，表面等离激元间隙模式能够通过快电子束轰击实现高效定点激发，表面等离激元间隙模式的激发几率在整个可见光范围内都能够达到每个入射电子激发10-4个表面等离激元;而且通过改变电子束的激发配置可以选择性激发金属纳米双线高阶表面等离激元模式。通过计算内侧截面形状为点、圆弧和平面三种情况下电子激发表面等离激元间隙模式的电子能量损失几率、传播长度和模式尺寸，可以得出快电子束在金属纳米双线中激发的间隙等离激元对双线波导的横截面形状要求不高，截面形状主要影响高阶模式激发的结论。对于使用扫描透射电子显微镜激发表面等离激元间隙模式具有指导意义。　　(2)在耦合纳米粒子链和耦合四纳米线波导中，快电子束激发的暗模式能够实现表面等离激元的长距离传输。研究结果表明，快电子束能够高效激发由四极模式耦合而成的高阶模式，并且由于辐射损失被抑制，表面等离激元的传播距离能够得到大幅度延长。这种效应在金属纳米粒子链这类以辐射为主要损失通道的金属纳米波导中尤其明显。从而为解决纳米光波导通讯中表面等离激元传播距离过短的瓶颈问题提供了一种行之有效的方法。　　(3)石墨烯能够与基底发生很强的相互作用进而引起石墨烯等离激元性质的改变。石墨烯等离激元极强的场局域和增强效应能够诱导弱非线性基底产生可观的非线性效应。解析计算的结果表明这种非线性效应主要引起等离激元共振频率移动而对其传播距离影响不大。该研究对于通过非线性基底调控石墨烯等离激元性质以及实现太赫兹和红外波段内基于石墨烯等离激元的非线性传感具有重要意义。石墨烯等离激元能够与掺杂半导体基底声子发生耦合形成长寿命的声子-表面石墨烯等离激元耦合模式，通过改变基底的载流子浓度可以对这种耦合模式进行高效调控。　　(4)通过有限元数值模拟方法，开展了关于石墨烯带耦合波导异质结构中电控光学空间近场开关和表面等离激元诱导透明效应的研究工作，提出了通过利用电调控改变费米能级来实现石墨烯不同模式之间的耦合，进而实现空间近场开关和表面等离激元诱导透明效应的方案。纳米带间隙距离对于耦合效应具有至关重要的影响，当间隙距离在60纳米以下时，这种模式耦合效应才变得有效。这对于基于可控石墨烯等离激元纳米光学器件的设计具有指导意义。　　(5)金属纳米柱-纳米管的典型法诺共振结构可用于传感表面等离激元非局域效应。研究结果表明，由于法诺共振现象对折射率很敏感，非局域效应带来的折射率改变能过通过法诺共振现象实现放大，这将明显降低实现表面等离激元非局域效应探测的条件，为研究金属非局域效应提供了行之有效的简易方法。将线性流体力学模型引入到石墨烯中可用来考虑石墨烯等离激元的非局域效应，通过数值模拟可得到石墨烯带结构的非局域频移和场增强的改变，其结果与量子理论计算的结果相近。