表面等离激元（Surface Plasmons,SPs）是金属表面自由电子在外界电磁场激励作用下的集体震荡现象,其具有局域场增强和亚波长传播的光学特性,能够在微纳结构下实现对入射光的操控。在现代微纳结构制备技术支持下,将表面等离激元光子学与超表面相结合,可以研究亚波长尺度下光与物质（或结构）相互作用的机理,以及设计制备具有表面等离激元响应的超表面来有效实现窄带吸收器、宽带吸收器、结构色器件等,这在可见光波段亮场伪装、超黑隐身、红外隐身等领域具有重大的应用潜力。本课题聚焦于表面等离激元超表面在结构色及光学宽带吸收器等方面的应用前景,旨在通过简单有效的方法设计满足性能要求的超表面结构,用于实现超表面结构色及宽带吸收器。基于入射光在不同材料和图案超表面中激发的表面等离激元的不同损耗特性,开展了窄带和宽带超表面吸收器的设计及制备研究工作,其主要研究内容及成果如下:（1）采用传统的金属-介质-金属（MDM）超材料结构设计了一种位于近红外波段的双窄带吸收器。该吸收器由底层金（Au）反射镜、中间介质层及上层Au十字纳米结构组成,其在850nm和1600nm附近实现了两个窄带吸收峰。此外,MDM吸收器的结构演化结果表明简化后的全金属超表面结构以及介质超表面结构都能在相近的短波长处实现窄带吸收特性。这是因为基于表面晶格共振的共性作用,全金属超表面和介质超表面吸收器在特定波长处的吸收作用可以等效于MDM超材料吸收器,这为后续研究中实现窄带及宽带吸收器提供了理论支撑和设计基础。（2）提出了一种介质纳米环-金属铝（Al）基超表面吸收器,参数分析结果表明吸收峰的峰位、带宽、强度等与纳米环的折射率及结构参数相关。当使用Al2O3作为纳米环材料时,该吸收器能在401nm和566nm处实现双窄带吸收性能,对应的吸收峰半高宽（FWHM）分别是4.6nm和29.1nm,吸收强度分别为96.72%和99.75%。另外,对Al膜氧化后的仿真分析结果显示该结构具有很好的稳定性。此结果为后续采用介质-金属超表面实现稳定有效的结构色奠定了基础。（3）基于介质-金属结构的研究结果,设计了用于实现结构色的TiO2超表面结构。该结构由二维周期TiO2纳米盘阵列和背底金属Al膜构成,并通过数值仿真和实验制备对其结构色特性进行了详细的研究。数值仿真结果表明:该超表面在不同的结构参数下能够实现不同的反射光谱,进而表现出不同的结构色特性,即结构色具有参数可调性。制备样品的显微结构与光谱测试结果表明:制备的超表面结构具有较好的完整性,测试的微区光谱曲线变化规律与仿真结果基本一致。另外,该结构的2×2阵列分辨率超过25000dpi,且其具有很好的成像效果。因此,该TiO2超表面结构色器件在光学伪装、高分辨显示、防伪印刷等领域具有广阔的应用前景。（4）研究了基于六角阵列和四方阵列结构的吸收器性能,提出了一种基于高损耗金属纳米环阵列的可见光宽带吸收器。在可见光波长范围内,正方晶格和六角晶格结构吸收器的平均吸收率分别为97.6%和96.2%,且二者在吸收峰处的强度都在99%以上。电场及热场分析结果表明该宽带高吸收性能源自于纳米环超表面的高局域表面等离子体共振特性。此外,该宽带吸收器具有极化不敏感特性、宽入射角特性、参数可调性等。因此,其在超黑隐身、太阳能光伏电池、热辐射器、光电器件等领域具有广阔的应用前景。（5）基于可见光宽带吸收器的研究结果,提出一种工作于近红外波段的基于高损耗金属钛（Ti）的分列方环结构吸收器。仿真结果显示,在正入射情况下,吸收器在895～2269nm波长范围内吸收率大于90%。电场及热场的分析结果显示,高效的宽带吸收特性归因于该结构的强电场局域效应和金属Ti支持的低Q值的局域表面等离子体共振效应。结合不同类型的金属材料电磁参数特性研究结果,该吸收器对入射光能量的损耗主要来自两个方面,一是入射光激发连续的电子跃迁导致的本征损耗,二是结构导致的局域电场增强所产生的电阻损耗。另外,该宽带吸收器具有极化不敏感特性、宽入射角特性以及高损耗金属材料可选择性。因此,其在红外隐身、热辐射测量、能量收集等方面具有潜在的应用前景。