红外超材料吸波结构是近年来出现的一种人工电磁结构材料,这种人工电磁结构材料在红外波段表现出自然材料无法实现的电磁谐振特性,研究人员将其作为近年红外光波段的研究热点。传统的红外超材料吸波结构受到材料、结构参数、排列方式的限制,其吸波特性在以上三种条件参数确定之后就无法更改了。现代军事、生活应用场景中,需要对多变的环境条件(如温度、湿度、背景辐射率等)适时地做出响应调节,能改变自身的辐射特性以适应环境变化,传统的红外超材料吸波结构已经无法满足现代军事生活应用中对于吸波特性可调的要求。所以利用新型的具有光学参数可变性质的材料结合红外超材料吸波结构设计出的具有智能调节性质的红外吸波材料是当前红外电磁超材料研究的一个重要发展方向。这种可调红外吸波结构对于全光开关、全息成像、多波段隐身等等使用场景有巨大的应用潜力和开发价值。首先,本文介绍了红外波段的几种对于光透反射特性调制的方式。为了完整地描述结构设计过程,介绍了吸波原理、有效媒质理论以及等效电磁参数反演的分析方法。然后对于二氧化钒这种相变材料的制备和光学特性做了介绍,并且使用反应磁控溅射的方法和退火工艺制备了二氧化钒薄膜,并对其透射性能进行了测试,薄膜具有良好的相变特性。接下来通过仿真计算,结合经典吸波结构设计和二氧化钒材料,研究设计了可调谐的红外超材料吸波结构,样品的工作波长在大气窗口内,且有着很好的调制深度。薄膜型二氧化钒可调谐吸波结构的调制深度达到69%;纳米块型二氧化钒可调谐吸波结构的波长偏移量达到367.3nm,调制深度达到50%。最后基于可调谐材料石墨烯和二氧化钒,结合经典的吸波结构,研究设计了可调谐的红外超材料吸波结构,补充了二氧化钒材料在调制吸收波长时吸收率下降的问题。设计的可调谐吸波结构,波长偏移量达到了 1000nm,调制深度达达到84%。