近年来,集成光子学的研究从近红外波段逐渐延伸到了中红外波段,中红外波导的特性研究与应用也成为了目前中红外波段集成光学器件的热点。金属包覆波导可以在中红外波段激发出对波长、波导厚度、材料折射率具有高敏感性的超高阶模式,同时高阶模式具有等效负向古斯汉欣位移增强效应。因此,对金属包覆波导的超高阶模特性进行研究后,设计传感器等光学器件,将在材料分析、环境监测、水体成分检测等领域有着巨大的应用前景。本文在上述背景下,分析讨论了基于金属包覆波导的超高阶模特性的中红外传感器的设计方法,并通过工艺手段和实验测试对高阶模特性进行了验证,具体内容分为以下几个方面：1、将金属的复介电常数代入一般介质平板波导的本征方程,分析了金属包覆波导的模式理论,讨论了波导层厚度至毫米量级,得到了有效折射率接近于0的高阶模式,及其折射率、波导厚度和波长对高阶模式特性的影响。根据高阶模式的高敏感特性设计了两种中红外传感器件,根据监测接收光的吸收峰实现传感功能。2、根据实验条件和要求,采用硫系玻璃材料设计加工了中红外棱镜,搭建了基于5.4μm中红外光的实验平台。利用电子束和热蒸发工艺蒸镀金属膜完成波导器件的制作后,针对高阶模特性对几种传感器进行了基础实验测试,并将测试结果和理论结果进行对比,对每种传感器的性能和优缺陷进行了分析,并提出改进想法。3、分析了高阶模的等效古斯汉欣“负向位移”效应,在中红外波段可实现较大的等效“负向位移”增强。并对影响等效“负向位移”因素进行分析讨论,利用毫米量级的金属包覆波导设计了中红外“光陷阱”和中红外光延时器件。