近年来,基于微机电系统（MEMS）的像元结构非制冷红外探测器的研究取得了显著进展,对现有红外探测器性能和功能的进一步提升,很大程度上依赖于新物理机制和新器件结构的引入。超材料是电磁学的一个研究领域,它是由亚波长单元周期或非周期排列而组成的人工结构,在光频段,超材料与纳米光子学领域相结合,以独特的方式控制光的传播、辐射、散射和局域化,光学超材料重新定义了我们理解光的模式,如负折射率、突破衍射极限、完美吸收体等。本文根据表面等离激元理论,利用超材料的独特性质,设计一种红外波段完美吸收体,实现宽带吸收与偏振选择特性,构建基于光学超材料的“光学信息处理与光电转换一体化”像元架构。电磁仿真结果表明,在较宽的波长范围内,可以根据材料结构特性设计吸收波长,并通过多种耦合方式实现宽带吸收,同时,由于结构的非对称性、如二维光栅等,存在很强的偏振依赖性,我们可以在多色探测的同时实现偏振探测,具体而言,本文利用FDTD仿真分析了周期宽度P、介质层材料折射率n、介质层高度H、顶层金结构高度、顶层金结构宽度W对吸收峰值及波长的影响。并设置偏振选择比、波长范围等适应度函数,满足不同的设计需求,实现长波红外的宽谱吸收。我们利用FIB和EBL工艺的微纳加工特性,设置了理想的工艺限制,如固定顶层金结构高度为50nm,条间距大于50nm等。粒子群算法优化结果表明,在8-14um波段,整体吸收率达到68.94%,偏振选择比为34.266。考虑大气透过率曲线在12-14um较低,我们在8-12um波段优化结果表明,吸收率达到80.41%,长波波段整体吸收率下降至62.5%,偏振选择比为39.69,为此,我们将其划分为8-11um和11-14um两个子波段,若考虑波段信号之间的串扰,其整体吸收率依然高于83%,且偏振选择比均在40以上。从像元层面出发设计MIM红外吸收体,为实现红外探测的波长感知和偏振感知等功能奠定了基础,并有望应用在新一代红外探测器上。