近年来,由于衍射极限的限制使光子器件的集成比电子器件的集成落后很多,要提高光子器件集成度关键是要将光约束在小于衍射极限范围的空间内。目前,沿着金属与介质界面传输表面电磁波的表面等离子体光波导已经引起了大量研究人员的兴趣。表面等离子体光波导的横向尺寸为亚波长量级,突破了传统光波导的衍射极限,满足了人们对光子器件小型化和光子集成高密度化的要求,为亚波长光器件的构成提供了可能。本文首先阐述了表面等离子体极化波的研究背景、研究现状、发展简史,详细分析了表面等离子体极化波的激发方式与产生机制。通过对几种典型结构的表面等离子体光波导(矩形金属带、V型金属槽、三角金属楔)的模场分布进行了全面地仿真、对比与分析,发现其电磁场分布状态与传统介质光波导的完全不同,即表面等离子体光波导的纵向电场分量在总的电场强度中占有相当比例,不能被忽略不计。然后,从传统介质光波导的模式耦合理论出发,详细推导了模式耦合振幅方程、振幅系数表达式以及耦合系数计算公式,指出该理论在推导过程中使用了弱导条件。即由于介质光波导中电场的纵向分量很小,在耦合系数计算公式中电场的纵向分量被忽略不计。然而,在表面等离子体光波导的相关运算中,纵向电场分量却是不能被忽略的。因此,本文针对表面等离子体光波导的特殊模式,通过加入纵向电场分量对在模式耦合理论中占有非常重要地位的耦合系数重新给出了明确的定义,首次提出并推导了适用于表面等离子体光波导的模式耦合理论。使用本文重新定义的耦合系数公式计算的结果表明,矩形金属带的耦合系数的误差在13%左右,V型金属槽基本没有误差,而三角金属楔的误差却达到了95%以上,本文从数学和物理两个角度,对此给出了合理的解释。接着,本文对两相邻对称的SPP光波导的耦合长度、传输长度、归一化功率交换以及串扰特性随着两光波导间的间距D和波导长度L在通信波段的变化趋势进行了详细地研究。结果表明,根据光波导结构是否满足弱导条件,来确定是忽略还是保留纵向电场分量的方式推导出的这套自成体系的模式耦合理论是非常有意义的。最后,本文还针对纵向电场分量远远大于横向电场分量的三角金属楔表面等离子体光波导的传输特性、耦合特性和串扰特性进行了详细地分析与讨论。从传输长度和模式尺寸两个角度衡量,给出了将该光波导结构分别作为耦合器和独立通信信道使用时的最佳结构尺寸,以及波导间的最佳间距,这为其实际应用提供了一定的参考。综合以上研究结果可知,本文提出的适用于表面等离子体光波导的模式耦合理论为表面等离子体光波导的耦合特性与串扰特性的分析与计算提供了更为精确有效的理论基础与计算方法,是表面等离子体光波导理论的一个很重要的补充,为构造基于表面等离子体光波导的相关光器件奠定了一定的理论基础,对进一步扩展表面等离子体光波导一布拉格光栅的模式耦合理论提供了一定的理论参考与指导。