表面等离激元(Surface plasmons,SPs)分为表面等离极化激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)和局域表面等离激元(Localized surface plasmons,LSPs),它是一种电磁场表面倏逝波模式,对于SPPs来说,电磁波是沿着介质和金属界面传播的,而对于LSPs来说,电磁波局域在微纳结构的表面。科研工作者经过大量的研究发现,金属纳米结构能够激发出SPs,将自有空间的光辐射能量进行有效的耦合后,形成了一种高度受限的表面模式,在金属表面形成一个场强非常大的局域场,同时经常伴有奇异的物理现象,例如光学增强透射等等。由于SPs对金属微纳结构以及外界因素具有非常高的敏感性,因此研究工作者可以通过对金属微纳结构的参数、材料等因素进行研究,从而对其光学性质进行操控。目前为止,随着工艺技术的发展,光子器件的设计与制备逐渐变得成熟,因此金属纳米结构在生物光子学、亚波长集成光学等领域有着极大的应用价值。1998年,法国科学家Ebbesen研究观测和解释光通过亚波孔的传播,提出了异常光透射现象(Extraordinary optical transmission,EOT),为表面细胞质基因光子学领域研究作出巨大贡献。研究工作者发现,金属纳米结构由于具有实现增强光透射效应的特性,因此有利于实现新型的光电器件,如滤波器、透明导体、光耦合器以及传感器等。当今社会,由于电子行业发展比较迅猛,因此对电子器件提出了更高的要求,追求更加的小型化与集成化。殊不知当设备达到一个很小的尺寸时,电子器件将会面临一个极限的问题。光子器件的传输带宽比传统电子器件的更高;光子器件的传输速度比传统电子器件更快;光子器件的传输损耗也比传统电子器件更低,因此光子器件成为了研究的热点。因为存在衍射极限,因此光子器件只能达到微米数量级,想要实现全光集成,让光子器件的尺寸达到纳米数量级,需要探索和发展出新的载体,即SPs,利用它突破光学衍射的局限性,进而实现光子器件的纳米尺寸目标。本文基于表面等离激元,设计出了几种金属纳米结构,环形方框型、中文“回”字型以及“钻石”型金属柱结构,并对金属结构的参数进行了扫描及优化处理,对异常透射现象产生的物理机理,电场强度分布,结构的透射光谱图进行了分析和研究,主要研究工作和研究内容如下:第一部分SPs的发展历史;第二部分介绍本文应用的数值计算方法:时域有限差分法;第三部分“钻石”型金属纳米结构的设计及研究,本章节设计出了一种全新亚波长金属柱阵列的微纳结构,基底采用玻璃基底,该结构的上表面为大小相同的正方形块状结构的金属,金或银,规律有序的排列组合形成类似钻石型的结构,该结构在入射光波下具有极高的透射率,可以达到99%,并且拥有足够大的半峰全宽,最高可达到940nm左右,该研究结果对于带通滤波器件的设计具有一定的理论指导意义;第四部分环形方框金属纳米结构的设计及研究,本章节设计出了一种环形方框金属纳米结构,该结构由内部方环和外部方环构成,x与y方向呈周期性,z的负向为入射光源的方向,该结构下透射光谱出现了多峰值现象,对光学滤波器的研究有一定的理论指导意义;第五部分“回”字型金属纳米结构的设计及研究,本章节在周期性孔洞结构的基础上,设计出了一种新型的矩形孔洞式结构,相比前人研究的孔洞式结构,该结构的透射率以及透射带宽均有所提高,最后对该结构再次进行改变,将周围小的矩形孔连接形成了形如中文汉字“回”的结构,该结构对透射光谱也有巨大的影响;第六部分论文总结与展望。本论文的研究结果,将会对更进一步了解光学异常透射现象并且对于光子器件的理论研究具有一定的指导意义。