超材料是一种具有超常物理特性的人工电磁材料,常见的超材料一般是由亚波长金属单元结构周期性排列组合而成,它具有天然材料所没有的奇特物理性质,比如完美吸收、负折射率和光学隐身等,超材料的出现改善了传统器件的性能,本文主要研究了基于超材料构建的吸收器,相比于传统的吸收器,超材料吸收器具有强吸收、轻、薄等优势。然而,超材料吸收器结构单元的尺寸是固定的,一旦结构被制作出来就只能工作在某一特定频段,若需要在其他频段实现对波的高吸收,就要对结构进行重新设计和制作,这样就增加了制作成本而且耗费了大量资源。工作频率可调的超材料吸收器是近年来一个新的研究方向,在不改变吸收器结构尺寸的基础上,利用一些介电特性可调谐的材料来调谐吸收峰位置,本文主要研究了在结构中加载石墨烯,通过调谐石墨烯的表面电导率来调谐谐振频率。基于上述分析,本文设计了几种超材料吸收器结构,并且对其吸波特性和谐振原理进行了详细研究和分析,主要研究内容如下:1、提出了一种基于石墨烯的可调谐单带超材料吸收器,超材料吸收器与二维材料石墨烯的结合实现了吸收峰的动态移动,只需要施加门电压去调控石墨烯的费米能级。在谐振波长处观测到了一个吸收率高于99%的完美吸收峰,并探究了结构的吸波机理及相关参数对其性能的影响。2、对于上述单带超材料吸收器,如果上层谐振单元的尺寸不同,谐振波长的值也会不同,以此为依据提出了基于石墨烯的独立可调谐双带超材料吸收器,在利用单元中双金属谐振结构实现双带吸收的同时,进一步采用石墨烯条带,并以叉指排列方式置于不同金属谐振结构下,实现了双频带的独立可调谐。在波长为6.94μm和10.68μm的位置形成了峰值均高于99%的双吸收带。石墨烯对于两个吸收峰的调谐力度不同,谐振波长6.94μm和10.68μm处的吸收峰分别移动了1.8909%和4.4019%,长波长处的蓝移现象更明显,通过石墨烯的计算公式和超材料表面的电场分布对这一现象进行了分析。电磁波的入射角增大至70°时,吸收率仍大于90%,说明提出的双带吸收器结构具有优异的广角特性。3、超材料吸收器的谐振吸收峰主要来源于上层的金属谐振单元,因此可以通过增加谐振单元的数目实现多频甚至宽频吸收器设计。依据这种方法首先提出了基于石墨烯的可调谐三带吸收器,三个吸收频带的峰值分别为0.998,0.962和0.945。在三带吸收器的基础上,通过简单变形得到了可调谐宽带吸收器,连续吸收峰耦合得到了一个较宽的频带,相比于上面提到的单带吸收器,此处吸收曲线的半高宽增长了约1.5μm。4、研究了基于开口谐振环(SRR)加载介质的单带超材料吸收器,在谐振波长处观测到一个峰值高达0.999的吸收峰,并分析了各结构参数对吸收曲线的影响。将两个尺寸不同的SRR加载介质结构中心重合嵌套,得到了基于双SRR加载介质的双带吸收器,谐振波长分别为17.3μm和22.4μm,峰值分别为0.985和0.988。通过改变内外结构开口的介质实现了吸收峰的移动,两吸收峰的频移范围分别为0.15μm和2.41μm,利用等效电路模型理论对频移范围的明显不同进行了分析,并研究了该吸收器特性随外环开口位置、内环相对旋转角度等的变化规律,所得结果对SRR结构超材料吸收器的开发应用具有理论参考价值。