亚波长金属光栅能够克服亚波长狭缝的衍射极限,并且拥有极好的偏振性能和极大的透射特性。在光学系统器件的应用中,亚波长金属光栅具有很高的灵活性,同时还可以减少光路中器件的个数,因此亚波长金属光栅拥有取代和改进传统光学元件的应用和潜力。本文主要利用亚波长金属光栅透射特性,通过矢量衍射理论的有限元法设置出光开关波导结构,并应用等效介质理论和F-P腔谐振理论对光栅的透射率进行物理解释和分析。本文主要是通过改变金属光栅中传输波的相位值,来实现对光的开关控制,本文的主要内容如下所示:首先,利用矢量衍射理论的有限元法对单层金属光栅的透射率进行数值计算,得出入射光为TM波或TE波时光栅透射率的值,并应用等效介质理论对其进行了解释和分析。然后通过改变亚波长金属光栅的参数,来观察其对TM偏振光透射的影响,并应用等效介质理论和F-P腔谐振理论对其进行定量分析和说明。其次,对带基底的亚波长金属光栅的波导结构的透射率进行观察和分析,并对光栅Rayleigh异常现象而造成的衍射附加相位的变化进行解释说明。通过等效介质理论,F-P腔谐振理论以及光栅的Rayleigh异常现象,对该波导光栅结构进行了分析和解释,得出通过改变光栅基底的折射率就可以实现对亚波长金属光栅透射率的调制。最后,基于光栅两侧的衍射相位的变化,提出了分别在光栅两侧设置一层电光材料的波导结构。通过矢量衍射理论进行数值计算,设置出通过外部电压值控制光栅透射率的波导结构。利用F-P腔谐振理论和等效介质理论建立了亚波长金属光栅透射率与衍射相位的数学模型。通过矢量衍射理论进行数值计算,观察光栅参数对光开关的影响。