“让金属变得透明”是长期以来人们所追求的,有着宽阔的应用前景。然而金属对于电磁波天然不透明,这来源于金属和空气间阻抗的不匹配,从而在金属表面上电磁波一般会强烈反射。近十几年来,随着微纳加工技术和人工超构材料研究的兴起,使得人们可以在特定的波长实现金属结构对电磁波的透明,例如表面等离激元诱导的金属结构异常透射、超构材料构造的亚波长金属结构异常透射、金属光学微腔产生的共振透射,等等。然而由于以上的研究基于金属结构共振的机制,无法做到很宽的频段,另外共振增加了金属结构的损耗从而制约了结构的厚度。因此如何实现金属结构对电磁波的宽带甚至于超宽带透明的研究就显得非常有意义。本文系统研究金属结构对电磁波的宽带透明现象,具体内容如下:第一,我们从实验和理论两方面揭示了多层金属/介质光栅中的异常透射现象。研究发现,该系统中存在三种模式可以导致异常的透射,分别为:腔模、传播的表面等离激元模式和局域的表面等离激元模式。基于LC等效回路模型,我们研究了腔模的透射性质;基于等效介质理论修正后的表面等离激元色散关系,我们研究了传播的表面等离激元模式的异常透射性质;最后基于偶极辐射理论解释了局域的表面等离激元模式对异常透射的影响。第二,我们发现,当光以一定的角度倾斜地入射到一维金属光栅时,在波长大于第一级Wood异常频率点的宽阔亚波长区域,横磁模电磁波的反射率几乎为零,从而实现了超宽带金属透明这一现象。进而在太赫兹波段,我们首次在实验上证实了一维金属光栅中的超宽带透明现象。太赫兹时域光谱仪测量得到样品在亚波长区域的透射率可以超过83%(理论值为99%)。同时我们从微观电荷运动出发,基于光力平衡条件,理论上解释了这一现象发生的物理机制。第三,由于倾斜入射情况下才出现的超宽带金属透明现象不利于实际的应用,我们引入一种新型的倾斜金属光栅结构,实现了垂直入射情况下金属结构对横磁模电磁波的宽带透明。并且,首次利用太赫兹成像技术直观地展示一维倾斜金属光栅在垂直入射情况下的宽带透明效果,说明了透明金属结构可以反太赫兹探测,为金属反探测开辟了新的研究途径。第四,我们从理论和实验两方面首次证实,在光频近红外波段通过引入一种二维金属长方体阵列结构,可以实现二维结构的宽带金属透明。同时,解析地给出了这种二维结构中宽带透明效应的可能性和发生条件。我们发现,当横磁模电磁波入射时,在合适的入射角度时反射率最低;而当横电模电磁波入射时,最小的反射率出现在垂直入射时。通过调节二维金属长方体阵列结构的占空比,可以同时得到宽带、宽角度入射以及对偏振不敏感的透明效果。总之,本文在理论和实验上发现和证实了一种实现宽带金属结构透明的方法。研究表明,一维金属光栅在合适的入射角度下,可以对波长大于第一级Wood异常的横磁模电磁波实现超宽带的异常平透射。利用一维倾斜光栅将这一现象推广到垂直入射的情况,并用太赫兹成像技术直观地展示其在垂直入射情况下的宽带透明效果。更进一步地,将一维超宽带金属结构透明的概念推广到二维情况,用二维金属长方体阵列结构实现了二维的宽带金属结构透明。透明金属的研究将会有很多潜在的应用,例如透明导电平板、白光偏振片、太赫兹成像、金属结构反探测、太阳能电池中的透明电极,等等。同时,该研究还为宽带人工超构材料的构造和等离激元光子学提供了新的科学思路。