1998年Ebbnsen在具有亚波长孔阵列的金属薄膜上发现的透射增强现象是目前光学领域的前沿研究方向,虽然对其透射增强的机理还存在一定的争议,但这一方向在通信、生化传感器、新型能源、医学检测等多个领域都已受到了广泛的关注。亚波长金属光栅结构相比于亚波长金属孔阵列结构而言,结构更为简单,因此,研究人员在研究透射增强的物理机理时首先选用亚波长金属光栅结构。此外,亚波长金属光栅结构由于它的非对称性,还具有独特的偏振特性。目前亚波长金属光栅结构在太阳能电池、滤波器、偏振器、透镜、纳米光刻等领域都吸引了研究人员极大的兴趣,具有广泛的应用前景。本文的研究内容主要包括两方面,一方面是探究亚波长金属光栅结构透射异常的机理。主要通过分析各几何参数对单层的亚波长金属光栅透射特性的影响,总结透射异常规律,利用表面等离子激元激发和法布里-珀罗共振理论对透射谱中的异常特性进行解释,并给出透射谱中峰值点和谷值点出现位置的预测方法。此外,还分析了工艺相对简单的双层亚波长金属光栅模型的透射机理,对双层亚波长金属光栅模型透射谱中出现的峰值的共振模式进行讨论,比较双层亚波长金属光栅结构与单层亚波长金属光栅结构光学特性的异同。另一方面本文主要利用时域有限差分(FDTD)法设计了两种新型亚波长金属光栅滤波器结构。一是金属-介质-金属的三层光栅结构,分析了中间介质层对该结构透射特性的影响及机理,与单层金属光栅结构相比,该结构可以在可见光范围内实现更为窄带的滤波效果。二是带有凹槽的亚波长金属光栅结构,给出了凹槽结构的共振模式及其对透射谱的影响规律,通过改变该结构的各个几何参数可以调整其透射谱中峰值的位置,基于该结构本文设计了红、绿、蓝三种偏振滤波器结构,并给出了设计方法。所设计的三色滤波器的透射率高于65%,消光比大于40。