近来，基于金属表面等离激元的光子学引起了人们极大的研究兴趣。

当电磁波辐射到金属表面时，由于金属独特的介电响应，电磁场能够与金属表面自由电子的集体振荡产生耦合，光能够沿着金属表面传播，这一电磁表面模被称为表面等离极化激元（SPP）。

SPP模可以通过不同的方式被激发，例如：纳米孔阵列、纳米光栅阵列或纳米粒子阵列。

表面等离激元材料由于其独特的介电响应、自由的材料结构设计、新颖的物理效应和潜在的重要应用而受到极大的关注。

通过表面等离激元材料的微结构设计和研究，人们实现了增强透射效应、光束准直效应、负折射效应、偏振旋转效应、增强的光力效应等，此外还可以实现电磁隐身”斗篷”或电磁”黑洞”。

随着光栅电磁理论研究的不断深入和微加工技术的不断进步，研究人员逐渐发现亚波长金属光栅表现出了很多奇异的光学现象，比如介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子( SurfacePlasmon) 可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强，亚波长金属光栅能够同时实现TE 偏振( 电矢量平行于光栅刻槽) 的高反射和TM 偏振( 电矢量垂直于光栅刻槽) 的高透射等。

目前，光栅的标量衍射理论已较为成熟，但它只适用于表面结构特征尺寸远大于入射波长的光学元件。

当光学元件的特征尺寸小至波长或亚波长量级时，基于标量衍射理论的框架进行二元光学器件的设计将缺乏可靠性，而需要采用电磁矢量衍射理论来分析研究光栅的衍射特性。

亚波长金属光栅是一种特殊的光栅类型，而高深宽比( High Aspect Ratio，HAR) 结构是其中比较典型的一类，其在生物传感器、太阳能电池、超衍射光学光刻技术、近场光学成像等领域都有大量的应用。

高深宽比金属结构的加工是目前微机电系统( MEMS) 研究的热点与难点之一。