分焦平面型偏振成像技术能够同时获取目标的多种偏振信息,具有对目标的识别精准度高,可以识别隐藏的不易被发现的目标的优势,在监测、医疗、军事等许多方面具有广阔的应用前景。本课题旨在设计一种分焦平面型偏振器件:像素式远红外微偏振片阵列,基于亚波长金属光栅结构探索偏振片的结构设计和制备工艺。基于亚波长金属光栅,设计了单金属层光栅、双金属层光栅和复合光栅,采用有限元法对三种光栅的参数进行优化并对光栅性能进行验证,另外对设计出的单金属层光栅性能采用时域有限差分法进行了对比验证,对设计出的三种光栅进行了偏振性能对比。基于所设计的单金属层光栅和复合光栅进行了像素式远红外线偏振片阵列的设计,采用时域有限差分法对偏振片的偏振性能进行了仿真。基于双光子聚合原理,提出飞秒激光超分辨光刻工艺,为实现微偏振片阵列高分辨加工奠定基础。同时,设计了光路系统,开发了监控软件,搭建了基于双光子聚合的飞秒激光直写微纳加工系统,并以此为平台开展偏振片制备工艺的研究。运用飞秒激光双光子微纳加工技术、结合蒸发镀膜和金属剥离工艺,进行像素式单金属层亚波长线偏振片的制备工艺研究。首先采用负性光刻胶SU-8探索了像素式远红外线偏振片制备工艺,针对试制过程中存在的问题,采用正性光刻胶AZ5214E和S1805进行了偏振片制备工艺的改进研究。通过试验对两种正性光刻胶的偏振片制备工艺进行比较,运用统计分析和回归拟合对两者的聚合体元和加工线宽进行对比,以此明晰光斑形状、曝光参数和振动等因素对偏振片加工质量的影响规律。仿真实验表明,所设计的光栅具有较好的偏振性能。当远红外波段（8～14μm）的光正入射时,单金属层光栅消光比在66d B以上,TM透射率在81%以上;双金属层光栅消光比在70.5d B以上,TM透射率在52%以上;复合光栅消光比在47.6d B以上,TM透射率在90%以上。10.6μm波长的光以0°～80°入射角入射时三种光栅性能都表现良好。工艺试验结果表明,光刻胶AZ5214E和S1805的聚合体元大小都随着激光功率的增加而增大,随加工速度的增加而减小,两者聚合体元的纵横比差别不大。采用AZ5214E和S1805加工出的光刻胶线宽与激光功率正相关,与加工速度负相关;分别加工出了0.84μm和1μm的最细光刻胶线宽。最终采用S1805光刻胶初步制备出了周期3μm、高度150nm的完整没有缺陷的像素式远红外微偏振片阵列器件原型。本课题的研究成果有助于理解双光子聚合的物理机制,为偏振片的制备提供了新的途径。