امکان ساخت در ابعاد طول‌موج نوری به واسطه پیشرفت‌ها در فناوری مواد ممکن شده است. پیشرفت در تکنیک‌های میکروساخت منجر به افزایش نیاز به مدل‌های دقیق‌تر برای درک رفتار تابش الکترومغناطیسی در چنین ساختارهای کوچکی شده است. شبیه‌سازی‌های عددی یک مطالعه‌ی امکان‌سنجی کم‌هزینه را ارائه کرده که فرد را قادر می‌سازد تا طراحی را قبل از ساخت واقعی دستگاه بهینه کند. شبیه‌سازی‌های دقیق مبتنی بر مدل‌های قابل اعتماد، بینش عمیقی نسبت به پدیده‌های پیچیده مرتبط با ریزساختارهای نوری ارائه می‌کنند. روش دامنه زمانی تفاضل محدود (FDTD) یک مهندسی قدرتمند برای چنین شبیه‌سازی‌هایی است. این به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن مانند توانایی مدل‌سازی حالت‌های انتشار نور، پراکندگی، پراش، بازتاب و پلاریزاسیون می‌باشد. این روش عددی امکان شبیه‌سازی و تحلیل مؤثر و قدرتمند دستگاه‌های نانو فوتونیک را با جزئیات فراهم می‌کند. پلاسمون- پلاریتون‌های سطحی (SPPs)، امواج الکترومغناطیسی هستند که در سطح یک فلز و دی‌الکتریک، انتشار یافته و باعث محدود شدن پلاسمون‌های سطحی در سطح فلز می شوند. ساختارهای پلاسمونی این قابلیت را دارند که سیگنال های نوری و الکتریکی را حمل و منتشر کرده و همچنین نور را در محدوده زیر حد پراش، محدود و هدایت کنند. این ویژگی‌ها باعث شده تا ساختارهای پلاسمونی به طور گسترده برای استفاده در مدارهای مجتمع فوتونی (PICs) مورد استفاده قرار گیرند. از جمله اجزای مهم مدارهای PIC مبتنی بر پلاسمون-پلاریتون‌های سطحی می توان به فیلترها، حسگرها، سوئیچ‌ها و تقسیم گر های طول موج اشاره نمود. پهنای کامل نصف بیشینه (FWHM)، میزان عبور طیف، حساسیت و معیار شایستگی (FOM) خصوصیات قابل توجهی هستند که عملکرد ساختارهای نوری را مشخص می‌کنند. در این رساله برخی ساختارها مبتنی بر پلاسمون-پلاریتون‌های سطحی به عنوان فیلترها و حسگرهای پلاسمونیک در مقیاس نانو بر پایه تشدیدگرهای فانو برای استفاده در ادوات فوتونی یکپارچه پیشنهاد و با روش FDTD شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفته و بهینه‌سازی شده‌اند.
