电磁超表面具备许多非自然的、奇特的电磁物理特性,近些年备受国内外研究人员关注。相变材料由于其可调谐电磁响应,被应用于超表面领域,使得该领域的发展获得全新的动力。本论文基于相变材料Ge₂Sb₂Te₅（GST）,在中波红外波段提出了两种具有可调谐功能的光学器件:完美吸收器与滤波器,并从理论上分析了两种器件的性质。本文的研究内容如下:（1）提出一种基于GST超表面的偏振无依赖的中波红外可调谐完美吸收器。基于传统金属-介质-金属三层结构,我们于介质层引入高折射率的相变材料GST。研究发现,在入射光的垂直照射下,优化上层金属结构参数使其与入射面的阻抗相匹配,在结构内部诱导产生间隙等离子体共振,使得该结构在中波红外波段产生一个高效的光反射低谷,即光吸收峰。随着GST相态变化,在5.3⁶.3微米波段内,其吸收峰仍能实现86%的高效光吸收性能。我们基于这个波段的高效吸收谱,实现了外界环境折射率变化的检测,并且利用强耦合理论研究了被探测分子的吸收谱。（2）提出一种基于GST超表面的偏振无依赖、中波红外可调谐的滤波器。采用GST微米圆柱形阵列结构,在入射光垂直照射下,高折射率的GST圆柱形结构会激发米氏共振。多极子散射截面和电磁近场分布分析显示对于非晶态GST圆柱在3.55微米波长处的共振类型为磁偶极子共振,通过改变尺寸参数来优化磁偶极子的初始共振位置,同时通过改变GST的相态也可改变磁偶极子的共振波长,从而获得宽谱滤波的功能。最后,还分别研究了入射光的偏振态和入射角度对透射峰的影响。结果表明,该超表面结构可以在中波红外获得高效的滤波功能,用以滤除非工作波段的干扰。