波导耦合光栅是由衬底层、波导层以及光栅层组成的复合结构。其基本物理机理是被光栅衍射进入波导传播的光,当其被光栅进一步衍射产生多束衍射光,它与直接透射光发生干涉相消作用,在透射光谱中形成窄带消光信号,即产生波导共振模式。将波导耦合光栅与金属材料结合可制备出波导耦合金属光子晶体。在波导耦合金属光子晶体中,满足一定条件的入射光可激发金属表面等离子共振现象并与波导模式发生强烈的耦合,使得样品显现出独特的光学响应特性。基于波导耦合金属光子晶体结构制作的光学元器件可广泛应用在光学滤波、生物传感等光电子技术领域。本文在引入金属表面等离子共振及波导耦合光栅光学滤波特性的基础上,介绍了利用激光干涉光刻法制备大面积、结构均匀的三元波导耦合光栅以及微米级大周期波导耦合光栅结构的方法。通过对其光学特性的研究发现:(1)大周期波导耦合光栅具有不同于周期为纳米级的波导耦合光栅的反常透射现象。其角分辨的消光光谱中除了具备在波导耦合纳米光栅光谱中观察到的窄带消光信号,还出现了随角度调谐的透射增强信号。(2)三元波导耦合光栅存在三套不同周期光栅结合而成的波导共振模式,随着入射角大小的连续变化,其信号响应范围可覆盖至整个可见光区域。三套波导共振信号模式同时调谐的光谱学响应特性有可能大大增加基于三元波导耦合光栅结构生物传感器测试的灵敏度。最后,我们介绍了利用干涉光刻技术结合溶液法制备波导耦合金属光子晶体的过程,并对其进行了光谱学响应特性研究。这些实验研究结果与理论解释,进一步开拓了将波导耦合器件应用于光学滤波、生物传感等技术的思路,对设计出高灵敏度、性能稳定、参数可调的光电子器件具有重要的参考价值。