在纳米尺度上对光的吸收和传播特性进行操控一直是光学研究领域的热门课题。近年来,随着纳米加工和表征技术的不断发展,光学吸收器在电磁隐身、光电探测、生物传感以及光伏发电等领域中均展现出巨大的应用潜力。目前,基于超材料吸收器的研究已经取得了显著进展,但仍面临如下问题:为了进一步降低器件尺寸,不可避免地造成光与物质相互作用的减弱,导致其光吸收效果变差,这一点在二维材料薄膜的光吸收中尤为突出,因此,如何有效增强二维材料薄膜的光吸收是目前值得探究的问题之一;而为了进一步提高器件吸收性能,宽带吸收成为了科研工作者追求的另一目标,但在不同应用领域中其吸收带宽需求不同,因此,如何实现宽带光谱选择性吸收是目前亟待解决的问题之一。本论文围绕以上问题,通过理论分析与数值仿真,深入探究不同类型超材料吸收器中的光吸收行为及其电磁响应特性。主要研究内容及创新成果如下:（1）结合波导共振中的临界耦合理论,设计了一种增强二硫化钼薄膜光吸收的窄带吸收器,利用模型中的谐振效应将光场圈限在薄膜附近,使其在可见光波段的光吸收率高达98.3%,超过真空悬浮时的12倍以上。通过调整模型参数,可选择性增强特定波长处的光吸收。且模型结构简单,具有较强的通用性。在此基础上,进一步优化结构,采用层数较少的无损介质布拉格镜来替换模型中的金属,探究石墨烯薄膜在通讯波长处的光吸收行为,结果显示其单层吸收率可达99%以上,约是其悬浮时的43倍。通过改变入射光偏振态,可实现多光谱吸收增强响应。上述方案为研究光与二维材料薄膜相互作用提供了一种有效途径。（2）结合表面等离激元模式耦合理论,设计了一种由双周期垂直堆叠金属/介质多层结构组成的光谱选择性太阳能吸收器,该模型在300-1726 nm波长范围内的光吸收率可达90%以上,而在中红外波段的辐射率却低于20%。将其应用于600 K的光热转换系统中时,其转换效率可达95.5%。在此基础上,进一步拓宽吸收带宽,提出了一种由金属纳米线阵列和平面介质/金属/介质多层堆叠结构组成的太阳能吸收器,该模型在300-1909 nm波长范围内可实现较高的吸收率（>90%）,而超过2500 nm时则具有相对较低的辐射率。且进一步简化模型,仍可保持较高光吸收效果,上述方案为大面积、低成本、高效太阳能吸收器的研发与应用开辟了一个新思路。（3）结合双曲超材料中的光学拓扑转换理论,设计了一种基于金属纳米线阵列结构的角度选择器,通过适当裁剪模型等频面的拓扑形态,可获得一个超窄角度透明窗（<2°,垂直入射时透过率为98%）,将其应用到成像领域,可在较长距离内（<12λ）实现亚波长物体细节信息重建。在此理论基础上,提出了一种基于介质/介质/金属多层交替堆叠结构的宽带吸收器,该模型在波长范围为300-2215 nm时的光吸收率可达90%以上,而超过这一波长区域,由于模型拓扑形态的转换导致其光吸收率迅速下降。通过改变模型参数,可灵活调节吸收带宽,这种新颖的电磁调控方法和优异的光吸收性能,为下一代高性能宽带吸收器的设计与应用提供了一种优势方案。