热辐射是热能传递的基本方式之一,在热电转换、热伪装、红外热成像、个人体温热管理、红外探测、辐射制冷等领域应用广泛。近年来,随着超表面研究的深入,基于超表面构建热辐射器件为热辐射调控和利用开辟了新的研究方向。石墨烯在红外到太赫兹频率范围内具有静电可调谐的等离子体特性,是构建可调谐或可重构超表面的理想材料,在隐身、伪装和热信息处理等方面具有巨大的应用潜力。当前,多层石墨烯薄膜被证明是一种极好的动态热发射率材料,具有极大的灵活性和可控性。尽管基于石墨烯薄膜的热调制器已经取得了很大的进展,但一些实验现象背后的物理机制未有很好的解释。此外,虽然石墨烯是极具应用前景的一种光电材料,但人们对石墨烯薄膜在信息安全领域应用的探索还十分有限。本文基于石墨烯灵活可调的介电性质,将石墨烯薄膜引入可重构超表面结构,通过对结构单元的设计、模型构建、模拟仿真计算,探讨了石墨烯超表面热辐射调控的物理机制及其在红外信息加密应用的可行性。研究内容和主要结论如下:（1）利用“石墨烯薄膜/电介质层/金属基底”结构研究石墨烯薄膜热辐射调控。基于多层石墨烯热辐射调制器模型揭示其光谱特性和红外辐射调制性能与石墨烯层数关联性背后的物理机制。同时,基于最佳层数（N=120）设计的石墨烯热辐射器模型,局部调控石墨烯费米能证实了该模型在热伪装、防伪及传递信息的应用潜能。（2）基于“金属圆盘阵列/石墨烯薄膜/电介质层/金属基底”结构设计超表面,实现了红外信息加密的功能。通过改变金属圆盘的结构尺寸以及排列周期,优选出符合设计原理的像素结构,设计出1bit和2bit编码超表面。像素单元按照图片信息空间排布,全局调控石墨烯层费米能（0ev,0.3e V,0.9ev）或波段调控（3-5或8-14μm）,可实现红外图像的显示和切换,在特定条件获取隐藏信息,具有信息加密功能。（3）用单/双金属棒结构代替“金属圆盘阵列/石墨烯薄膜/电介质层/金属基底”结构中的金属圆盘,设计并研究了可实现偏振信息加密功能的超表面。利用不同偏振入射条件下对超表面辐射性能的调谐作用,将设计的基于单/双金属棒结构的2bit编码超表面与红外成像技术相结合,实现了红外偏振信息加密功能。因此,基于石墨烯薄膜设计的可调谐编码超表面可以拓宽现有光学超表面在光学信息领域应用的场景,结合红外技术实现安全性更高、调控更灵活的信息加密功能。本文提出的基于石墨烯的可调谐辐射超表面及其像素编码和红外图像显示方案,为拓展光学信息加密方法提供了新的思路,在动态信息加密、防伪、光学数据存储和信息认证等方面具有很大的应用潜力。