偏振分束器是光学偏振系统中的重要光学器件,传统的偏振分束器无法满足高效性、易集成等要求。亚波长金属光栅的光栅周期小于入射波长,能对不同偏振态的偏振光产生不同的衍射效果。而由其制成的偏振分束器还可以实现高效性、宽光谱、宽视角的目的。所以,亚波长金属光栅被广泛应用于光存储、光纤通信以及偏振成像系统等领域。基于严格耦合波理论,建立了单层光栅和多层膜光栅的入射光偏振衍射模型,并采用增强透射矩阵的方法解决了多层膜光栅的数值不稳定问题。本文以金属Ag为光栅材料,设计了三种类型的亚波长金属光栅:中心波长为1550nm的亚波长多层膜金属光栅、中心波长为800nm的亚波长夹层式金属光栅、中心波长为800nm的亚波长嵌入式金属光栅。采用严格耦合波理论和遗传算法优化出三类光栅的最佳结构参数,通过讨论三类光栅偏振特性与入射波长和入射角的关系,研究金属光栅的宽光谱性和宽视角性。最后,对三类亚波长金属光栅进行了工艺容差分析。研究结果显示,所设计的三类亚波长金属光栅满足宽光谱、宽视角、高衍射效率、高消光比的设计要求,且对光栅的周期、光栅的槽深、覆盖层厚度等结构参数具有较大的工艺容差。三类光栅的结构简单、成本低廉、偏振分束效果明显,为实际制备宽光谱、宽视角、高衍射效率、高消光比的亚波长金属光栅提供理论依据。