相较于传统化学染料吸收形成的颜色,基于亚波长尺寸下的物质结构对入射光的电磁场调控而形成的颜色因具有色彩稳定、色域宽、无环境污染等优点,在工业领域有广阔的潜在应用市场。这种依赖于物质结构形成的结构色根源于各种光与物质相互作用的机制,比如干涉、光场散射等。本论文针对金属-电介质-金属结构、纳米粒子阵列两种微纳结构,围绕其光场调控机制,结构色的形成、优化及调节,结构色器件的制备等问题开展了以下方面的研究:1.研究了基于Au-Zn O-Al器件的结构色实现及调控机制,应用FDTD软件对器件的光场调控特性进行了仿真,探讨了器件波长选择的完美吸收特性与法布里珀罗微腔的共振吸收之间关联性、器件对入射光光场调控的偏振无关性、入射光角度依赖性等。研究了顶层金属层和中间介质层在获得高品质因子的波长选择性完美吸收体中的作用,指出了提高金属-电介质-金属结构品质因子的方向。在此基础上,发展了基于Ti N的替代器件,通过仿真实现色彩在可见光范围内连续可调的器件结构,进一步地根据仿真结果制备得到了色彩连续变化的器件。2.提出了一种Ti N-Si3N4-Si的三棱柱阵列结构,使用FDTD软件进行仿真,通过调节结构参数实现在可见光范围内连续可调的反射光谱。研究了阵列周期P,单个三棱柱上表面横截面积S以及三层薄膜厚度等参数的变化对反射峰的影响。基于米氏散射与法布里珀罗微腔耦合的共振模式在可见光范围内实现了共振波长连续可调的单峰散射光谱,经过优化得到高品质因子的共振峰,获得了具有较高饱和度的结构色。进一步探讨了入射光偏振特性与共振波长之间的关系,研究表明了基于纳米粒子阵列的结构色具有偏振关联性。