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表面等离子体激元(SPPs)可突破光学衍射极限，能将光场局域在亚波长的区域内，最有可能构成新一代集成器件——全光集成回路。SPPs因受金属的吸收效应而导致了其传输损耗过大，现有研究表明，克服传输损耗的最有效方法是通过引入增益、实现对SPPs放大以补偿其传输损耗，基于此，各种SPP放大结构方案与实验技术正在迅猛发展。目前对SPP放大中增益特性的研究普遍采用SPP放大的小信号增益模型，然而该模型在出现增益饱和情况下并不能准确描述SPP增益特性，同时也无法分析放大的自发辐射(ASE)对SPP放大过程中增益和噪声特性的影响。本学位论文针对上述问题，在理论上对SPP受激光放大特性，特别是增益介质自发辐射特性对SPP放大的增益和噪声特性的影响开展研究，具体研究内容包括以下几个方面: 研究和分析了一维和二维SPP波导的结构以及模式特性，并对传输损耗对SPP波导器件性能的影响进行了讨论。 将ASE考虑在内，建立了侧向光泵浦和SPP模式泵浦下多模SPP放大的速率方程模型，解决了原有SPP放大的小信号增益模型在增益饱和情况下不能准确描述SPP放大中的增益特性以及无法分析ASE对SPP放大过程中增益和噪声影响的问题。采用波导横截面分割方法，在分割单元中引入SPP模场与掺杂分布的重叠积分因子，并推导出描述侧向泵浦光传输行为的递推公式，将与三维坐标相关的空间相互耦合方程组简化为只与传输方向坐标相关的易于求解的一维方程组，该简化方法同样适用于SPP模式泵浦等其它泵浦方案。 利用建立的包含ASE效应的速率方程模型，研究了DLSPP波导放大器的增益和噪声特性。对于单模放大器，分析了ASE对增益以及噪声的影响;同时，通过放大器的无损传输条件，讨论了不同泵浦方式的特点。对于多模放大器，分析了不同模式放大中增益和噪声的差异性，并指出可以通过优化波导结构可望实现对各SPP模式的均衡放大。 通过经典偶极子近似给出了发光粒子处于SPP波导不同位置处的自发辐射速率和自发辐射耦合成SPP模式的概率的表达式，揭示了粒子在SPP波导局域强场中自发辐射位置相关的特性及其物理本质。基于此，模拟和分析了R6G发光粒子在单模DLSPP波导中不同位置处的自发辐射特性，并指出发光粒子掺杂分布会影响到波导横截面上粒子数反转度和自发辐射耦合成SPP模式的效率。此外，将自发辐射速率以及自发辐射耦合成SPP的概率的位置相关性考虑在内，修正了包含ASE效应的速率方程模型，并利用该修正模型模拟了DLSPP波导的增益和噪声特性，以此分析了增益介质自发辐射位置相关性对SPP放大的影响。 以上的研究结果对SPP放大的研究以及SPP放大器、激光器的结构设计与特性优化都具有重要参考价值。