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在信号传输、处理与存储方面，光子学的出现有效地解决了处理速度与能耗的问题，但是集成工艺仍是一亟需解决的问题。目前电子元器件与回路的尺寸都在纳米量级，而集成光子元器件的尺寸大都在微米量级，因此两者很难被集成在一个纳米尺度的回路上。表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)是一种金属表面的自由电子与光子相互作用的混合激发态，它可以在电路与光路之间架设一座有效的桥梁，被认为是目前最有希望的纳米集成光子回路的信息载体。通过设计金属/介质的纳米结构可在亚波长的尺度下控制表面等离子体的激发与传播，可以突破光衍射的极限。目前各种基于SPPs的功能器件开始逐渐被设计制作出来，为全光网络通信/光互联等重大应用提供了新的解决方案。 在光通信、光学信息处理、光学检测等系统中，对光偏振态和光束的控制是十分关键的环节。基于金属/介质结构的亚波长光栅具有优良的偏振特性和分束功能，可同时实现光偏振态控制、分束、合束等。本文研究了经典一维结构的偏振透射特性，分别从光栅结构参数、材料选择和波长选择等方面研究了透射率、偏振态变化趋势。在此基础上，利用偏振态的对称特性提出了二维的金属矩形结构，实现了P-光和S-光的同时透射，同时通过对两个方向上的金属光栅结构调整分别控制相关方向上的相位延迟变化，并选择合适的材料介质最终得到了一种高透射率的偏振控制型器件。为了更好的提高透射率和减少工艺加工难度，在矩形结构的基础上提出了柱形阵列，同样实现了高透过率金属波片功能。 介绍了典型的金属狭缝结构和金属光栅结构的远场聚焦效应，提出了一种多层膜结构改变了出射面结构的有效折射率，通过对出射面有效折射率的调整来实现对远场聚焦的控制。 由于携带亚波长结构空间信息的电磁波表现为倏逝波特性，无法在自由空间传输，传统成像光刻分辨力受到衍射极限限制。为了不断提高光刻分辨力满足微电子技术发展需求，传统成像光刻的工作波长不断缩短，由此带来了光刻成像系统复杂度和成本的不断提高。SPP的传输波长可以远小于激发电磁波的真空波长，从而实现超衍射传输。我们研究了基于SPP超衍射特性的缩小成像平板超透镜在纳米光刻中的应用，针对采用超透镜-光刻胶结构方式下电场强度成像质量差的问题，提出了反射银层辅助光刻结构，即超透镜-光刻胶-银层结构。并通过掩模图形特殊设计，修正了超透镜缩放倍率畸变带来的影响。利用有限元方法，数值模拟得到高质量的成像光场，在i线光源波长下得到最小线宽约35nm的成像分辨力结果，并分析了光刻胶层和反射银层厚度对成像分辨力和对比度的影响特性规律。