红外偏振成像技术在天文、医学、军工等领域发挥着关键作用,具有重要的研究价值和应用前景。目前,红外器件技术已经非常成熟,但传统的红外探测系统只能获取目标的强度信息,红外偏振探测系统仅能获得目标的偏振信息,难以发挥其融合优势。随着红外探测与偏振技术的发展,使得红外偏振成像系统得以研制成功,但现有的红外偏振成像系统体积大,能量利用率低,已成为红外器件应用的瓶颈性问题。解决这一问题的关键是设计并制备出一款集偏振、成像于一体的高信噪比、高稳定性的紧凑化、轻量化的近红外偏振（成像）芯片。随着微纳制备工艺日渐成熟,超材料的出现为满足以上需求提供了一条新的途径。因此,本文开展了基于超材料的近红外偏振芯片的设计、制备与表征工作,具体研究内容与结果如下:在理论研究方面,本文基于偏振成像在近红外波段的探测需求,结合亚波长金属光栅优异的偏振选择透过特性,设计出近红外超材料金属偏振结构。结合时域有限差分法构建基于亚波长金属光栅的仿真模型,分析金属膜材料,光栅周期、占空比、厚度等参数对近红外波段的超透射偏振滤光以及消光作用的影响,结果表明:在0.8～1.1μm波段内,Au在三者中具有较高的透过率、Al具有较高的消光比、Ag的偏振特性弱于Au和Al,所以在后文的模拟研究中分别选择Au和Al作为模型的金属材料;在改变结构参数时发现,周期和厚度与透过率、消光比均成正比;占空比与透射率成正比,与消光比成反比。根据实际加工精度优化结构参数,选择Au作为金属材料,周期P=500 nm,占空比F=0.6,金属膜厚度h=100 nm。基于仿真结果,利用聚焦离子束刻蚀设备和磁控溅射技术制备了近红外偏振滤光片,并对其表面结构进行表征。依据偏振测试原理,设计并搭建了针对近红外偏振滤光片的性能测试系统。测试结果表明,在0.8～1.1μm波段内,透过率最大达到58.5%,消光比可达到4.58,与模拟值相比透过率降低了26.5%,消光比增加了12.9%。分析其原因在于,在刻蚀中出现粒子的不规则飞溅,导致光栅线宽大于理论值,从而引起TM波和TE波同时降低,导致透过率降低以及消光比的增加。进一步,我们将此近红外偏振滤光片与近红外探测器整合制成近红外偏振芯片,并利用此偏振芯片获取了不同偏振角度下近红外波段的光源光斑灰度图像,通过图像灰度值计算出偏振芯片的消光比最大为4.85,验证了偏振芯片在近红外波段具有偏振成像能力。本文实现了亚波长金属超材料结构的偏振特性,及其在偏振成像方面的应用价值,为小型化、低成本的偏振（成像）芯片提供了设计路线及原始模型。