亚波长人工复合金属结构能够激发表面等离激元,使得新结构具备某些特别的光学性质,比如超强透射、负折射和完美吸收等,所以这一人工微结构也被称为超材料。另一方面,基于表面等离激元的光子器件具有操纵表面等离子波的能力,可以在纳米尺度实现信息的传输与调制。利用表面等离子体技术可以把光子器件做到亚波长量级并且能够突破衍射极限,从而使得器件具有微型化,结构紧凑,集成度高等优点,为制作光子芯片提供了可能。从以上所述看出,基于表面等离激元的超材料光子器件大大地推动了集成光学、亚波长光学等领域的发展。本论文中,基于电磁计算的时域有限差分法,我们设计了一系列的周期性亚波长金属微结构,在实现了此超材料结构完美吸收特性的基础上设计了几种反射型偏振滤波器。主要研究工作和成果如下：1.设计分析基于非对称“十字型”金属结构的超材料可调偏振滤波器。实现了此结构在Ex和Ey两个不同方向同时的完美吸收效果。结果显示两个偏振方向具有不同的共振吸收波长。进一步分析研究表明：金属条长度对共振波长有决定性影响。某个偏振方向上的共振吸收波长只依赖于此偏振方向的金属条长度,和垂直的金属条长度无关。这种非对称十字型周期结构为不同偏振方向可调谐滤波器的研究开辟了一条新的道路。我们可以固定某个偏振方向的滤波吸收波长而调节另外一个偏振方向的滤波吸收波长,或者同时调节两个偏振方向的滤波吸收波长,实现预想滤波效果。2.设计分析了基于超材料的双波带可调偏振滤波器。因为吸收波长只和与入射光偏振平行的金属条有关,所以在非对称十字型金属结构中与入射光偏振平行方向加上第二根金属条,从而实现了在两根金属条对应的偏振方向有两个完美吸收波长,达到了双波带偏振滤波器的功能。与此同时,另外一个偏振方向保持单带偏振滤波器的功能。所有的滤波波长都可以通过调整金属条的长度来自由调节。3.设计分析了基于超材料的宽带可调偏振滤波器。宽带滤波器可以在某一较宽的频带范围内实现完美的滤波效果,因而有着特别的应用意义。在双波带滤波器的基础上,通过在双金属条的方向上再加上一根金属条来抵消双金属条吸收谱中不为零的一个反射峰值,使新结构的反射谱零点位置成为一个矩形,实现了宽带滤波的功能,从而扩宽了滤波的频带范围。本文的创新点：利用基于表面等离激元的超材料的完美吸收特性,首次提出并设计了通过非对称十字型金属人工微结构实现的可调谐偏振滤波器、双波带偏振滤波器和宽带偏振滤波器。这几种新型的偏振滤波器具有工作波长可调谐、制作工艺简单、器件尺寸可小至几个波长等特性,因此可以用在未来的光子芯片当中。