随着微纳光子学研究的发展,基于人工亚波长结构的光学元件中出现了一般光学元器件不具备的独特光学特性和调控方法。亚波长结构光学元件尺寸主要在波长量级或亚波长量级,可以应用于制作高透射元件,滤波元件,偏振分离元件等,为下一代片上光互联器件的开发与应用提供了许多可能。除此之外,因为亚波长结构的尺寸比较小,用传统的理论描述光学现象往往不够,需要借助类量子力学原理进行解释。亚波长金属光栅作为周期性结构的衍射元件,在满足不同的相位匹配条件下,会有不同的特殊现象,例如导模共振,异常透射现象,具备这种特性的光学元件拥有折射率检测,窄带滤波等方面的应用潜能。本论文主要采用严格耦合波法(Rigiours Coupled Waved Approximation)分析和研究几类人工亚波长金属光栅结构中的导模共振和异常透射现象,并阐述其内部光场的微观作用机理。针对金属亚波长共振光栅的特殊性质,将传统RCWA方法进行了一定的改进,自行开发程序,得到了与基于有限元全波仿真一致的结果。一般的耦合波方法主要针对与介质光栅的衍射分析,我们基于此种方法发展了针对金属光栅的严格耦合波理论。编写了快速收敛,稳定运行的计算程序,并用其分析纳米尺度单层金属光栅中的基本衍射现象,详细了解其内部衍射特性。通过衍射曲线发现只有0级和±1级衍射级次出现,且参数对衍射效率有很大影响。进一步,我们将光栅近似看作周期性波导,分析导模共振产生的基本过程和共振原理,将理论分析结果和数值仿真结果的进行了对比,进一步验证导模共振产生的机理。同时也为分析异常透射的物理机制提供有效的数值仿真方法,得到金属光栅特殊光学透射特性,总结其中涉及的光学传输理论。基于Fabry-Perot共振及表面等离子激元共振等理论机制,我们分别设计出双层金属光栅和二元双层金属光栅,分析其透射谱和微观本征模式的相互耦合与激发情况,详细讨论了导模共振相关的共振光学传输过程。论文最后针对二元金属光栅可能不同的应用进行了讨论。本文结果对于理解微纳多层周期及非周期结构中的共振模式及其透射增强特征有较强理论意义,提供了方便完整的计算方法及程序。相关结果可应用与光传感、超宽带或超窄带薄光栅的设计方面。