金属纳米结构中的表面等离激元由于其对局域电磁场的极大增强作用及其突破衍射极限传播的性质可以应用到新一代超灵敏探测及光子通信及计算芯片中。随着人们对等离激元光子学研究的深入,传统材料已经不能满足当前微纳光学研究的需要。微纳加工技术的发展为人们设计并制造具有奇异光学性质的新型人工材料提供了技术支撑。超材料是一种人工设计的亚波长周期性排列的材料。超表面是二维的亚波长厚度的超材料。超表面对空间光束的操控在近年来已经取得长足的进步,由于其异于自然材料的特殊性质,有着非常广泛的应用前景。而等离激元纳米结构超表面在超吸收光能利用以及超灵敏传感方面也有着极大的应用潜力。但是由于超表面往往需要精巧的设计及微纳加工技术,从而导致成本大幅上升。由此本论文主要针对易于低成本实现的超吸收及传感超表面进行了模拟设计,期望实现超吸收及超灵敏传感的性能。目前的大部分超吸收表面存在着几何形状过于复杂,加工成本高的缺点,同时当前的研究大都集中于太赫兹及红外光谱部分,针对于可见光和近红外的超吸收材料的研究还需深入。由此本论文设计了一种基于氧化铝模板生长的有序金柱上吸附的随机分布的金颗粒的超吸收超表面,这种超表面的设计原则是可以通过简单的化学沉积方法制得,具有工业推广生产的可能。对此我们利用有限元方法对其光学性质进行分析,发现它在可见光领域的平均吸收率达到94.5%。当前的等离激元传感从形式上主要分为基于SPR和LSP的传感模式,然而基于这两种原理设计的传感都存在着一些瑕疵。基于SPR的传感需要有着精确的入射角度同时需要大量的光学元器件的配合方能使用。基于LSP的传感由于共振线宽较宽导致应用此原理设计出的传感的灵敏度和品质因子不够高。为了解决这两个问题,本文设计了一种基于LSP与光栅衍射模相互作用的具有高灵敏度和品质因数的折射率传感。本论文利用纳米颗粒/间隔层/反射层结构来设计出一种基于光栅衍射模与局域等离激元共振相互作用的超窄反射峰来实现高灵敏度的传感,其品质因子达到625。在此过程中本论文进一步分析了纳米颗粒/间隔层/反射层结构由于杂化而出现的一种新的环形共振间隙模式。本论文的研究结果将对易于加工的超吸收光能利用、高灵敏传感等超表面的构建具有重要的参考意义。