在纳米光子学中,光子与物质之间的相互作用可激发出沿着金属表面传播的倏逝波,即表面等离激元(Surface plasmon polaritons,SPPs)。表面等离激元有助于实现拉曼散射增强、光催化、光学透射增强等效应。超材料是在探索纳米光学器件时发现的一类新型材料,基于金属表面等离激元共振的超材料因其独特的物理特性例如完美吸收、负折射率效应引起了人们的广泛关注,在结构简单、高集成度、低成本、超紧凑的传感、太阳能电池等领域已成为近年来研究的热点。但在高品质光学传感领域仍然存在一些难题,如入射角窄、偏振敏感、频带单一、传感灵敏度较低等。本文基于金属表面等离激元共振构建了两种多频完美吸收超材料结构,利用时域有限差分法构建模型并进行数值模拟、优化以及相关机理的探索,进而实现高品质的多频带光学传感。主要有以下几个方面:1.介绍了研究背景、超材料及基于等离激元超材料在完美吸收器方面的研究现状。2.介绍了多频超材料吸收器的理论基础:表面等离激元的发展、基本性质、色散关系、激发方式、超材料吸收器传感特性指标以及选用的数值计算方法的原理及优点。3.设计和研究了双频表面等离激元超材料吸收器,在可见-近红外波段实现了双频完美吸收带,其吸收率最高可达到99.7%。该吸收器还具有偏振和大角度入射不敏感的特点,且灵敏度达到783.7 nm/RIU。4.设计和研究了三频表面等离激元超材料吸收器,在近红外波段获得三个近乎完美的共振吸收峰,共振峰半高宽(Full width at half maximum,FWHM)均小于30 nm且吸收强度大于99%。此外,改变结构中棱柱孔在x方向的偏移量导致其出现一个新的近乎完美的吸收峰,获得四频段超材料完美吸收器。同时,该吸收器还具有偏振不敏感和周围折射率变化敏感等显著优点,并且可以用于检测葡萄糖浓度。以上设计的结构具有多频吸收带、完美吸收、偏振不敏感、大角度入射不敏感以及对周围环境的折射率变化具有较高的灵敏度等特点在表面等离激元传感、生物分子检测等方面具有广阔的应用发展。