为了优化设计自由空间的高增益广角集光天线，采用有限元数值计算方法分析不同结构参量对“牛眼”结构、喇叭型结构及碗型结构的透射增强特性的影响，得到了凹槽个数与3种结构的表面等离子体异常透射增强系数之间的关系，获得了碗型亚波长结构光学天线的透射增强优化结构参量。结果表明，在单个凹槽结构能够有效激发表面等离子基元时，喇叭型结构光学天线的透射增强系数得到有效提高；通过结构参量优化，当入射角在±5°内时，喇叭型结构的透射增益倍数为20倍~140倍，在±5°~±26°之间获得较为平坦的增益，平均透射增强系数为10，和现有的结构参量相比，性能提高1倍；碗型结构在入射光为±60°的范围内有着较好的透射增强特性，平滑区的平均透射增强系数为10。碗型结构比喇叭结构具有更加出色的广角传输特性。