随着光学系统的快速发展,对光学功能器件的要求也越来越高,基于亚波长结构的光学功能器件成为近年来的研究热点,其中对光的偏振分束以及电磁吸波的研究较为广泛。微纳光栅结构可以通过先进的的微纳加工技术制备,其广泛应用于制造光学功能器件上,在光通信系统、生物传感系统、光伏能源等领域具有广阔的应用前景。目前,亚波长光栅可以用于多种光学元件,如偏振分束器件、窄带滤波器、宽带吸收体等,本文列举了各类亚波长结构的光学功能器件,主要研究了偏振分束器及电磁吸收体的结构与性能,并由此设计出倒梯形双层金属光栅偏振分束结构,其明显提高了光学功能器件的光学特性,并使用严格耦合波算法分析微纳光栅结构的光学特性。本文主要研究内容及创新点归纳如下:一、首先介绍了研究光学器件对社会发展的重要意义,紧接着引出亚波长光栅的国内外研究现状,最后简单介绍了亚波长光栅的两类应用。二、对比不同亚波长结构的偏振分束器和电磁吸收体,并简略阐述了光学功能器件的工作原理,并突出了研究光学功能性器件的重要作用。三、分析了计算微纳周期光栅结构的理论方法,介绍了严格耦合波分析算法(Rigorous Coupled Wave Analysis,RCWA),推导了计算一维光栅与二维光栅衍射效率的公式。并且分析影响光栅偏振分束特性的因素,为设计新型倒梯形双层金属结构提供理论基础。四、设计了一种以硅作为衬底,在上面覆盖高折射率层,再覆以铝和光刻胶膜层的一维亚波长双层金属式倒梯形结构,该结构在近红外光波段能实现宽带宽和大角度容差的偏振分束功能。五、设计出一种电磁吸收体结构,其以金属层为衬底,覆以矩形硅块及单层石墨烯构成二维亚波长光栅结构,该结构在近红外光波段的表现出高效的窄带吸收特性。本文重点介绍了传统偏振分束器及电磁吸收体两种光学功能器件,在已有结构的基础上做出创新,设计出倒梯形双层金属式偏振分束器以及二维光栅式电磁吸收体结构,为亚波长光学功能器件的研究提供了新的思路。