表面等离激元是金属表面的自由电子和入射光子相互作用形成电磁振荡而在金属/介质界面形成的一种表面电磁波。超材料是一种基于表面等离激元的人工复合结构,通过调节其结构和材质可以调控电磁性能,使其具备自然界中的材料所不具备的物理性质。2008年超材料吸波体在实验上首次获得实验验证,至那以后,各种新颖的超材料吸波体结构也相继出现,并逐渐由单一波段响应发展到多波段甚至宽波段响应。光吸收的不对称性即偏振性能在构建一系列光学器件中起着重要作用,这些偏振器件在热探测和成像系统中都具有重要意义。然而,这些吸波体大多数都需要与偏振片相集成,很难实现多波段或宽光谱以及宽角度入射等响应。研究超材料结构的表面等离子体特性可以用于操纵电磁波的偏振性能从而实现偏振分光。偏振敏感超材料吸波体在获得强度信息的同时也可以获取入射辐射中的偏振信息。将这种偏振器件与探测技术相结合可以实现偏振成像探测,通过测量目标辐射和反射的偏振度和偏振角等信息,能够在复杂的自然背景中区分出有用信息。在空间探测、遥感以及生物医学等领域均有相关应用。用于偏振态的产生和识别的偏振器件是偏振探测成像系统的关键。由于偏振敏感超材料器件的体积小且易于集成,因此有望替代传统的偏振器件,应用于偏振探测成像系统中。因此对偏振敏感超材料吸波体的研究对于偏振成像技术的发展有着重要的意义。本论文简要介绍了光的偏振理论及其应用,并针对偏振敏感超材料吸波体的概念、发展情况及其应用进行了概述,又详细介绍了吸波体的设计、分析和涉及到的基础理论。提出了几种不同类型的偏振敏感超材料吸波体,并针对其性能进行了分析和讨论。吸波体可以对红外波段的偏振光进行调控,实现双波段以及宽波段的偏振选择吸收响应。本论文取得的主要研究成果概括如下:1.对超材料结构以及表面等离激元特性进行了研究,分析了偏振敏感超材料吸波体的分光原理,利用法布里-珀罗共振腔模式、局域型表面等离激元共振以及传播型表面等离激元共振模式实现了在红外波段的双波段和宽光谱响应。探索了偏振敏感超材料吸波体在偏振探测成像系统中的应用。2.提出了一种基于亚波长狭缝结构的偏振敏感双波段超材料吸波体,并对其进行了数值分析和讨论。计算了不同偏振角度辐射下吸波体的吸收率,分析了电磁场分布,并用数值模拟的方法讨论了不同几何参数对吸收性能的影响。这种吸波体可以几乎完全吸收TM偏振辐射而几乎全部反射TE偏振辐射。它对入射电磁波的偏振角度非常敏感,但对斜入射角度却并不敏感。当入射角接近80°时,两个共振峰的消光比均可保持在130以上。该吸波体能够同时在中波和长波红外两个大气窗口同时响应,在3.3μm和9.8μm处可以得到接近于1的吸收。由于该吸波体具有高的吸收率以及好的偏振敏感特性,结合了光吸波体和偏振器的优点,可应用于非制冷红外偏振探测器,既简化了光学系统的设计又避免了由于偏振片与光敏元之间的对准误差而引起的噪声干扰。3.实验制备了基于狭缝结构的超材料偏振敏感吸波体,利用电子束蒸发和磁控溅射镀膜系统进行材料的薄膜制备;利用电子束曝光（Electron Beam Lithography,EBL）和金属剥离（Lift-off）技术完成狭缝结构的制备。利用轮廓仪和扫描电子显微镜SEM设备对结构的参数进行表征。并利用傅里叶红外光谱仪对吸波体的吸收性能进行了测量。4.提出了一种基于网格结构的宽带偏振敏感超材料吸波体,这种不对称的网格结构不但可以实现宽带吸收而且具有良好的偏振敏感性能。对于垂直入射情况,在8.33μm-11.31μm长波红外范围内,该吸波体对0°和90°偏振光的平均吸收率分别为95.36%和11.92%。宽带吸收特性与偏振角呈现出类似单调递减关系,通过改变入射辐射的偏振角度可以调节该超材料吸波体的吸收性能。而对于斜入射,吸波体表现出角度不敏感特性,在入射角度增大到60°时仍能保持好的宽带特性。该吸波体不仅具有良好的带宽吸收性能,而且结构简单,偏振特性好。5.提出了两种基于复合超材料结构的宽带响应偏振敏感吸波体。不同于传统的三层结构超材料吸波体,该吸波体的底层结构并不是连续金属层而是微纳金属结构,其中光栅结构可以实现偏振敏感响应而方块结构则可以获得宽带吸收响应。当光栅结构位于顶层而方块结构位于底层时,该吸波体表现为TM偏振敏感宽带吸收,在8.37μm-12.12μm范围内对于TM偏振光的吸收率都大于80%。而当光栅结构位于底层,方块结构位于顶层时,该吸波体则会呈现出TE偏振敏感宽带吸收响应,并在8.5μm-11.61μm的范围内对于TE偏振光的吸收率大于90%。由于其高度偏振敏感特性,通过改变入射辐射的偏振角度就可以对吸收率进行调谐。这两种吸波体都充分的利用和设计了吸波体中的每一层结构来实现目标特性,通过简单的设计满足多样化的需要,在热探测和成像领域将具有潜在的应用前景。