随着纳米加工工艺的发展与成熟，人工结构超材料(Metamaterials)成为近年来研究的热点。超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，其是由人工亚波长共振单元按照周期性或准周期性排列而成的人工电磁材料。由于超材料共振单元结构的尺寸远小于电磁波的工作波长，某种意义上可以把这些共振单元等效为均匀的电磁媒质，从而通过设计共振单元实现任意的介电常数和磁导率来调控电磁波。　　由于三维超材料损耗大，带宽窄及制作困难等方面的不足，科研工作者逐步把目光转移到二维超材料，也就是超表面。目前，超表面在实现异常反射/折射、偏振转换、超吸收等方面已经表现出优越性。此外，光子晶体作为一种人工结构超材料，也为人们操控电磁波提供了一种强有力的手段。本论文围绕人工结构超表面及一维光子晶体，深入研究了超表面实现反射/折射、偏振转换、超吸收体及基于一维光子晶体设计红外窄带辐射源等。主要研究内容及成果包括以下几个方面：　　(1)在广义反射定律的基础上，提出了一种梯形结构连续超表面实现异常反射。与所报道的分离结构超表面相比，本文提出的连续结构超表面在一个超晶胞内仅包含一根梯形天线，不仅结构简单，而且相位连续变化。研究表明，这种连续结构超表面具有低损耗、高效率和宽带宽等优点。　　(2)在广义折射定律的基础上，设计了工作在高阶模式的超表面。在分析V型天线透射幅值和相位与臂长和夹角之间关系的基础上，通过V型天线序列的改变，创新性地设计出两种实现大异常折射角的超表面。根据衍射理论，两种新的设计等效于衍射光栅运行在高阶模式，这种工作在高阶模式的超表面在高分辨率光谱及高阶涡旋光等方面具有重要应用价值。　　(3)分别设计了近红外波段具有超薄、高透特性的四分之一波片和半波片。在分析双层等离子表面对称结构透射相位与幅值随金属结构和频率的变化关系的基础上，分别完成了四分之一波片和半波片的设计，并且研究了它们的偏振转换率(PCR)及顶、底层结构中心偏离对PCR导致的影响。　　(4)研究制备出了一种红外波段宽带超吸收体。基于聚苯乙烯微球(PS球)制备了红外波段超吸收体样品，测试结果显示在2μm-5μm波段的带宽内实现了超吸收。研究还发现这种宽带超吸收体还可以通过改变晶胞常数或 PS球的大小来调节吸收峰的位置和吸收带宽。　　(5)基于一维光子晶体，设计并制备了一种红外波段窄带热辐射源。研究了腔层厚度对吸收峰位及Q因子的影响，分析了不同波长的场强及吸收分布，计算了变角度吸收的偏振相关性。在理论计算的基础上，制备了红外窄带热辐射源样品，并测试了所制备样品的吸收和辐射特性。