热辐射在诸多领域有着非常重要的应用,例如热光伏、辐射冷却、中红外光源等。控制热辐射的辐射波长,提高热辐射的相干性,增强热辐射是提高热辐射在这些领域应用的关键,例如在热光伏中利用热辐射器和光学滤波器实现热辐射的光谱选择性辐射,就可以提高热能转化为电能的效率。在辐射冷却系统中调控热辐射波长范围,可以使得辐射冷却温度降低更低,提高热辐射相干性可以得到优良的红外光源。由此,人为的调控物体的热辐射是十分必要的。随着光学人工微结构的发展,至此,利用光学人工微结构调控热辐射已经成为一种十分重要的手段。人工微结构主要包括光子晶体结构和超材料两大类。近年来,二者对电磁波的调控行为已经得到了广泛的研究。对于热辐射产生的红外电磁波,这些微结构调控热辐射的研究主要针对热辐射的辐射强度、频率、偏振、空间方向性等方面。本文通过了解人工微结构对热辐射调控的现状,结合社会需求,选择中红外金属-介质-金属磁共振超表面结构对热辐射的调控研究。主要内容包括以下两个工作。第一个工作,针对介质材料在中红外的辐射特性。对热激发下晶格振动产生的声子的热辐射特性进行研究讨论。我们知道利用人工微结构实现热辐射的调控主要有材料和结构两者的贡献。我们首先考虑材料的热辐射,选取了 SiO2薄膜材料作为研究对象,对它在12.5μm处的声子热辐射特性进行了研究。然后设计了Al-SiO2-Al超表面结构,通过调节超表面结构中的磁共振模式的辐射峰位置,实现了声子共振模式与磁共振的耦合,两者耦合产生了新的声子-等离激元共振模式,研究分析了耦合产生的新的声子-等离子体模式的热辐射偏振选择特性和空间角辐射特性。第二个工作在第一个工作的基础上,我们避开介质声子的信息,选取了氮化硅薄膜材料。研究Al-Si3N4-Al三明治结构中不同光学模式的耦合效应。首先选定了结构的周期,使得氮化硅材料的声子对结构的热辐射没有影响。通过调控三明治结构中磁共振模式的位置,达到与布拉格共振耦合的目的。实验上得到一个孤立的具有时空相干性的点。在研究过程中,利用FDTD Solution软件进行结构参数设计,利用Comosl软件进行模式本征模式分析。同时利用时域耦合模理论、传输矩阵和耦合模理论对两个工作中的耦合想象给出物理图像的描述、分析和解释。