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金属表面的小孔和孔阵由于在缝隙天线、电磁耦合、辐射和散射等领域有重要应用而一直是研究的热点。1998年，Ebbesen等人在实验中发现，当一束光垂直照射亚波长金属孔阵时，在某些特定波长上透过率会增强。由于这种增强效应在光通信、高密度数据存储、光场局域、微腔量子电动力学和近场光学等领域具有巨大应用前景，从而引发了探索这种增强效应物理起源的研究热潮。本文利用时域有限差分法(FDTD)分析了金属表面小孔和孔阵的电磁特性，并详细讨论了影响亚波长金属孔阵透射增强特性的因素。
文中首先回顾了FDTD的基本理论，然后分析了周期结构的电磁计算的特点，并导出了一种基于有损耗Drude色散媒质的FDTD计算公式。基于上述计算公式，对金属光栅、金属亚波长小孔和孔阵的透射增强特性进行了研究。仿真了金属板厚度、孔的大小、基底介质、孔中填充不同折射率的介质和孔阵的周期等对光栅和孔阵透射率的影响。结果表明：
一、对于金属光栅，其透射增强峰随光栅厚度的增加发生红移；随孔缝宽度的增加发生蓝移；随填充介质折射率的增加，增强峰的数目增加，透射变弱；随光栅基底介质折射率的增加发生红移，且峰值减小；光栅周期对透射增强峰的主峰大小没有影响，但会影响增强峰的位置，同时随着周期的增大，高频区将没有增强峰。
二、对于亚波长小阵，其透射随小孔的变大发生红移；孔的形状对透射的影响很大；孔中介质折射率增大会使透射红移，且透射能力增强；金属膜的增大会增强透射能力。
三、对于亚波长孔阵，其透射系数随孔的变大而不断接近1；随孔阵周期的增加而减小，且透射峰对应的波长增大；在金属膜前后的介质匹配时，透射最大；孔中填充高折射率的介质可以增强透射能力，孔阵透射峰的波长范围随孔中介质的折射率的增加而变宽；金属膜厚度对透射的影响会因填充介质的不同而有截然不同的特性。