SPASER是所报道的最小的、第一个在可见光或更宽的波长范围内工作的纳米级的有源器件。采用双稳态方法，将SPASER技术引入到改进的MIM波导结构实现表面等离子波放大器的设计，理论上采用SPASER的激光理论的Bloch方程推导得出：泵浦速率小于阈值时，增益介质反转粒子数保持为0，在泵浦速率大于阈值时，反转粒子数随泵浦速率线性增长；系统的几何特性完全由本征模式函数描述，在给定本征模式下，其性质完全取决于材料参数；选择合适的材料参数，可以使各状态的驰豫特征时间都在亚皮秒量级。模型计算结果表明：改进结构不会改变SPPs的强局域化特性；器件解决了SPASER内反馈造成的表面等离子净增益消除的难题。 研究成果可应用到生物传感、波谱检测、显微成像、超快通信等领域。

设计了褶皱石墨烯波导结构激发表面等离子体激元，通过设计周期阵列结构实现了表面等离子体激元传播损耗的补偿.理论分析了周期阵列结构的表面等离子体激元传播模型和补偿损耗的方式，结果表明褶皱衍射激发表面等离子体激元波导不仅能够激发表面等离子体激元，还能利用表面等离子体激元波矢关系实现器件参数控制，周期阵列增益全程补偿损耗的方式可以显著增加表面等离子体激元的传播距离.数值分析结果进一步表明：该结构具备了保持亚波长尺寸的强局域化优势；周期阵列增益全程补偿可以显著提高纳米腔中的电场强度，降低传输损耗；波导结构的粒子反转水平较高，自发辐射噪声的扰动较低.设计的石墨烯波导器件可以为微纳光学集成、光子传感和测量等领域提供理想的亚波长光子器件.

为了研究MIM结构中腔的物理性质对SPP传播的影响，采用了对波导模式、谐振和反射系数以及相位分析的理论方法，讨论了腔长和厚度对SPP传播的相关参数的影响，仿真了MIM波导中电动势、腔长和反射系数等参数在结构中作用。结果表明，SPP传播产生的电动势能达到相对较大的1V，激发产生的能场会有放大的作用；腔的有效功率变化与腔长变化一致，不同的腔厚度中腔长对SPP传播的结果趋势相同；近场中传播系数存在一个最大值。这一问题的分析与讨论对非线性THz光谱研究、纳米级光电探测、SPP模式的发生器、强局域场都具有一定的意义。