基于微纳结构的亚波长光栅结构滤光器件,因其具有良好的光学特性以及成熟的微纳米制备技术越来越受到研究人员的关注,在平板显示、光纤通信、新型能源、生化传感器等多个领域有着广阔的应用前景。由于金属材料本身具有色散特性,亚波长金属光栅使得利用微纳光学技术实现宽带颜色滤光器件成为了可能。金属光栅结构滤光片可以通过调节自身结构参数改变透射光谱峰值位置、带宽等特性。本文的研究内容主要包括两个方面:一方面是分析了在亚波长金属光栅结构中发生的表面等离子体共振和导模共振现象及原理,推导出了共振发生需满足的条件。利用Rsoft DiffractionMOD软件对单层金属光栅、金属-介质双层光栅和金属-介质金属三层光栅结构分别进行建模分析,探索各结构参数对透射特性的影响趋势,根据仿真结果,进一步验证了亚波长金属光栅结构发生透射异常的机理。另一方面为了优化器件的结构参数,提高亚波长金属光栅结构的透射性能,实现对波长为mμ0.65红光的高效率透射,本文提出采用粒子群优化(PSO)算法把光栅结构的周期、高度、占空比作为优化的粒子,结合严格耦合波分析(RCWA)算法对粒子群中粒子的适应值进行比较,在MATLAB软件中对金属-高折射率介质、金属-高折射率介质-金属光栅滤光片结构进行建模,编写优化程序,反复迭代,在一定范围内寻找令透射性能最优的一组参数。根据MATLAB仿真结果,经过优化得到结构参数,周期为mμ0.300,金属光栅厚度为mμ0.035,介质光栅厚度为mμ0.400,光栅占空比为0.77的金属-介质光栅在TM光垂直入射时,对波长为mμ0.65的红光透射率达到76%,旁带透射效率不超过15%;周期为mμ0.312,金属光栅厚度为mμ0.017,介质光栅厚度为mμ0.47,占空比为0.66的金属-介质-金属三层对称光栅结构对波长为mμ0.65的红光透射率达到80%。这两种结构实现了特定波长光的高效透射,从而实现滤光。该研究为亚波长金属光栅结构滤光片的设计提供了新的方法,为微纳结构滤光器件的制备研究和实际应用提供了理论依据和技术参考。