人工表面等离子体(Spoof surface plasmons)是一种被束缚在金属孔洞结构表面上的电磁模式,其等离子体频率由孔洞的几何参数决定。因此理论上来说,可以通过合理设计金属阵列结构,在任意频段激发起人工表面等离子体。由于其物理性质与光频段金属-介质交界面处的表面等离子体相似,因此可以看作表面等离子体在微波等低频段的一个重要扩展。本文首先对基于人工表面等离子体理论的亚波长微结构阵列的近场超分辨率成像进行了深入研究,工作主要分为三部分:首先基于周期金属孔洞结构介绍了人工表面等离子体理论及应用该结构作为近场超分辨率透镜的理论依据;然后,借助电磁仿真软件CST,对分形金属孔洞结构上的人工表面等离子体特性和近场聚焦效果进行了分析,并利用该结构在等离子体频段实现了近场超分辨率成像;最后,我们提出了两种金属互补分形结构,研究发现此结构能在周期固定的情况下有效降低人工表面等离子体频率,达到结构紧凑的目的。我们分别以单点源、双点源成像为例研究基于该结构构成的透镜近场成像效果,结果表明,所提出的两种金属透镜均能在近场实现约为λ/8的超分辨率。另外,本文首次对借助于人工表面等离子的亚波长微结构阵列的目标远场超分辨率成像进行了研究。在第四章,本文将上述金属透镜与时间反演技术相结合,通过实验验证了其远场超分辨率成像效果。研究发现,亚波长微结构阵列能在某些频段实现倏逝波到传播波的转换。因此,携带物体亚波长信息的倏逝波可以传播到远场参与成像,这是实现远场超分辨率成像的重要依据。本文将上述金属结构作为散射体放在亚波长(λ/11)间距的两个点源附近,再通过时间反演技术进行了远场成像,实验测试结果表明这两种结构都具有高分辨率聚焦效果,可以在远场分辨开亚波长间距的点源。相关研究为人工表面等离子体结构从理论研究走向实际应用奠定了基础。