随着信息技术的不断发展,光子器件在通信中的角色变得越来越重要,但是由于受光学衍射极限的限制,微米级的光子器件无法与纳米尺度的电子器件实现完美集成。目前国际上比较常用的实现亚波长光子器件的方法主要有光子晶体结构和表面等离子体结构等。在本论文中,我们以实现亚波长尺寸的光子器件为目的,沿着逐步深入逐步复杂化的顺序依次提出了基于表面等离子体的波导、无源器件、调制器以及光子接收天线。论文首先介绍了光子学的发展现状以及目前光子器件研究所面临的挑战,提出了利用表面等离子体技术实现亚波长光子器件的可行性分析。然后对金属的色散模型进行了介绍,并且以此为基础,分析了金属与介质交界面上的表面等离子体波的特性以及其激发条件。在普通表面等离子体波的基础上,分析了多层结构表面等离子体波的色散特性并对目前常用的IMI和MIM多层SPP结构进行了介绍。提出了以Cytop为介质层材料的长程介质加载表面等离子体波导,首先对波导各个部分的尺寸进行了优化以实现较长的传输距离和较好的模式宽度约束,同时也考虑了在集成化过程中无法避免的耦合距离以及弯曲半径等参数。然后在此基础上提出了基于该波导的环形腔谐振器设计,分析了影响谐振器性能的主要参数。为了实现光电集成的目的,提出了可与CMOS工艺相兼容的长程介质加载表面等离子体波导,对波导的尺寸、弯曲半径以及耦合距离进行了优化,其性能高于目前所见报道的同类型波导。研究了表面等离子体波导的加工工艺,如金属镀膜、电子束曝光、显影、刻蚀、剥离等技术,并对所设计的Cytop波导及器件进行了加工,并对加工得到的波导和Mach-Zehnder干涉仪的参数和性能进行了测量,实验测得的结果符合理论数据。提出了基于长程表面等离子体的宽带微波电光调制器。利用长程表面等离子体对折射率的敏感特性、电光聚合物材料的高电光效应以及共面波导的宽带特性,通过对结构参数的优化理论上实现了0-60GHz的宽带调制器。同时利用非线性聚合物材料对克尔效应的快速响应特性,提出了基于长程表面等离子体的全光调制器,通过对调制器参数的优化,使得调制器的性能高于目前可见报道的同类型全光调制器。提出了将微波接收天线与电光调制器相结合的同轴光纤射频天线,首先研究了倾斜光纤光栅的频谱特性以及倾斜光纤光栅的制备工艺,然后对光纤光栅传感器进行了介绍并通过使用受激布里渊的方式实现了倾斜光栅传感器灵敏度的提升。然后在光纤光栅表面等离子体传感器基础上提出了基于光纤光栅的新型同轴光纤射频天线,该同轴结构将微波天线与电光调制器集成在一起,利用聚合物的电光效应以及表面等离子体对折射率变化的敏感特性,能够将空气中的微波信号直接接收并调制到光波上,实现光子接收机的功能。