超材料吸波器件成为微纳光学领域近年来的一个研究热点,通常按照吸收带宽分类,它可以分为窄带吸波器和宽带吸波器两大类。窄带吸波器通常用于光学传感,宽带吸波器广泛用于太阳能电池、光电探测、成像等领域。当前,针对微纳结构人们已设计了很多不同面型和吸收机制的窄带、宽带吸波器件,研究波段也从最初的微波和太赫兹波段,扩展到红外、可见光和紫外波段。微纳结构吸波器件通常只需要亚波长的物理厚度,却可以实现良好的增强吸收性能,有利于光学元件的片上集成和封装,因此在应用中具有较大的优势。然而,针对金属-介质微纳结构,兼具高吸收效率和制备优势的功能化吸波器件仍有待开发。本论文基于时域有限差分方法（Finite-Difference Time-Domain,FDTD）对几种新颖的金属-介质微纳结构的吸波器件进行数值仿真和理论分析。主要研究内容如下所示:1.提出了一种基于级连纳米柱阵列（CNAs）的超宽带、全向和偏振不敏感的吸波器,在0.38-2.65μm波长范围内的平均吸收率为98.2%,相对吸收带宽（RAB）为149.8%。该结构只需要几对金属/介电层就可以获得优良的吸收性能。优异的吸收特性是局域表面等离子体（LSP）共振和等离子体共振腔（PRC）模式的协同作用的结果。我们使用阻抗理论研究了CNAs基超表面的吸收特性,该结构的阻抗与可见光到近红外波长范围内自由空间的阻抗非常匹配。此外,CNAs基超表面的吸收特性对结构参数和金属/介电材料的变化表现稳健。对于TM和TE模式,入射角在0°-60°内,超宽带吸收性能可以保持。2.设计并制造了一种基于封装T形超表面（ETM）的新型超宽带吸收器。ETM由三部分组成,分别是Cr薄膜、T形聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微结构以及玻璃片上的Cr基底。从400 nm到800 nm的整个可见光范围内,模拟和实验结果的平均吸收率分别超过96.3%和89.4%。研究了吸收峰位置的三维功率损耗密度分布,以分析超宽带光吸收机理。数值模拟的光谱显示吸收带宽和效率对几何参数和入射角的变化不敏感。此外,当偏振角从0°变为90°时,吸收带宽可以很好地保持。设计的超宽带吸波器是紧凑的,并且超薄的Cr膜的厚度小于入射光波长的1/20。它具有许多潜在的应用,例如太阳能收集和集成光电器件。3.理论模拟并实验上验证了一种新型偏振不敏感的超宽带吸波器件,它由金属镍构成的二维梯形阵列结构。在梯形上底附近以及相邻梯形下底之间的狭窄缝处激发LSP共振和梯形腰处激发传播表面等离子体（PSP）共振的共同作用导致吸收增强。该结构可以实现紫外到可见波段（306.2-726.5 nm）的宽带吸收,平均吸收效率达到了95.7%。当TM入射角为60°时,该波段的吸收率仍大于70%。偏振角的变化对几乎不影响结构的吸收性能。另外,提出的超宽带吸波器采用耐高温材料镍,大大提高了结构的热稳定性,而且无需使用贵金属,制备成本低。