亚波长金属结构的光学效应是近些年的一个研究热点，在亚波长光学器件、新型光源以及纳米光刻蚀技术方面具有广泛的应用前景。这些光学效应中有些现象不能用经典的光学理论解释。例如，当光通过具有亚波长小孔阵列的金属膜时，透射率在某些特定频率处对小孔面积归一化后将大于2；银膜上的牛眼结构会使得透射光束具有很小的发散角。这些现象预示着利用微纳结构可以有效地进行电磁波的裁剪和调控，使得在纳米尺度上融合光子和电子器件成为可能。因此目前许多研究者专注于研究具有各种微纳结构的金属板或者金属膜，探寻电磁波与具有亚波长结构的金属相互作用的物理机制，研制具有会聚、准直等功能的亚波长光学器件，并且利用亚波长结构研制高效的新型光源以及具有更高分辨率的光学制版技术。　　本论文利用自主研发的二维时域有限差分方法模拟程序，研究了一维亚波长金属光栅中不同形状的狭缝和狭缝光栅中凹槽对透射率的影响，探寻亚波长结构中出现强透射现象的机理。以及检验点源方法研制亚波长金属器件的精确性，为亚波长光学元件的设计做一些工作。具体内容总结如下：　　通过计算具有简单缝结构的亚波长金属光栅的透射率，研究了对于不同厚度的亚波长金属光栅增大缝宽时透射峰的移动惰况。分析了透射峰所对应波长照射下的金属光栅的稳态场分布，发现磁场强度在金属光栅的狭缝中形成完整的驻波形式，我们发现这种现象与法布里珀罗(FP)现象类似，所以可以用FP腔理论来解释亚波长金属光栅中透射峰随缝宽的变化。当增大光栅中狭缝的宽度时，狭缝中的有效折射率将会减小，为了满足FP腔共振条件，则需要增大狭缝中的波矢，这使得透射峰向短波方向移动。这与我们的数值计算结果相符。　　研究了具有T形缝结构和十字形缝结构的亚波长金属光栅的透射率。T形缝是指光栅元胞中狭缝的上部分宽度大于下部分宽度。不改变整个光栅的厚度，增大光栅狭缝上部分的深度，透射峰沿波长来回移动。增大狭缝的上面部分宽度，透射峰移动的跨度变大。本文利用一个FP腔理论的解析式来近似描述透射峰位置和上部分缝深度和宽度的关系。计算了具有十字形缝的亚波长金属光栅的透射率。改变十字形水平臂也就是切口在竖直缝中的位置，透射峰将沿着波长之字形变化。我们构建了一个新的模型，来解释透射峰的移动，把透射共振归结于三种因素：FP腔理论，表面电流流动的长度，表面电荷分布的有效面积。切口的存在，增长了缝中表面电流流动的长度，相当于增长FP腔的有效长度；减小了表面电荷分布的有效面积，相当于减小FP腔的腔长。依据切口所处的位置，增长和减小效应的大小不同。当切口处在磁场的波腹处时，增长效应起主导作用，透射峰红移；当切口处在电场的波腹处时，减小效应起主导作用，透射峰蓝移。　　此外，本文研究了亚波长金属光栅中凹槽对透射率的影响。详细地研究了一个光栅周期中具有一个或两个凹槽的情况。相对于只有周期性狭缝的金属光栅，凹槽的存在使得透射率频谱曲线上形成透射谷。加深这些凹槽，这些透射谷将红移。由于凹槽可以削弱甚至阻止某些波长的透射，可以在光栅滤波器中去除某些不需要的波长的波。文中给出了一个近似的解析式来寻找透射谷的位置。　　最后，本文利用时域有限差分方法和点源方法计算了单个金属狭缝和两个金属狭缝的透射场分布。发现这点源方法计算所得的透射场与严格的时域有限差分方法得到的结果有明显的不同。据此可知如果需要精确的设计元器件，点源方法还需要进一步改进。