纳米光子技术作为一个近年快速发展起来的学科,在器件集成化和微型化及器件的功能拓展与提高等许多领域有着很多潜在和现实的应用。本文利用等效介质理论和时域有限差分的数值计算方法以及类FP腔等理论,详细研究了金属/介质纳米结构光子器件和多腔纳米光栅在红外波段的偏振传输特性,设计并制备验证了基于红外波段的偏振纳米光栅,主要工作包括:(l)研究并设计制作了一种红外波段8-12μm的ZnSe基多层纳米光栅线偏振器件。多层结构是由ZnSe基底上的一层低折射率薄膜和一层高折射率薄膜以及高折射率材料中的纳米光栅和光栅表面的金属层组成。详细研究了该多层纳米器件的结构参数对红外波段偏振特性的影响,得到了一个参数优化的多层微纳结构红外偏振器件。该器件在整个8-12μm波段,TM透过率高于90%和偏振消光比大于55dB,同时,该器件不需要金属的离子刻蚀工艺。利用紫外光刻和薄膜沉积技术对多层纳米光栅结构进行了实验制备和验证。在整个8-12μm波段,采用250nm周期的多层纳米光栅,实验得到了 35dB的消光比和平均高于80%的TM透过率。基于ZnSe的多层结构显示了在8-12μm红外区域以相对容易的方式实现大面积高性能偏振的可能性。(2)提出了一种基于多腔亚波长光栅的超宽波段线偏振器件。1)详细研究了具有多腔光栅结构器件的偏振特性。结果表明:引入腔型光栅后由于共振腔效应,可大大提高TM透过率(特别在短波部分)和偏振消光比。同时通过改变腔长可调控TM透过率峰值位置。2)详细设计了一种基于ZnSe基底的超宽红外波段(3-13μm)多腔亚波长光栅线偏振器。多腔光栅结构是刻蚀在ZnSe基底上的介质纳米光栅的顶部和底部依次蒸镀金属/介电/金属/介质/金属形成的多层薄膜结构,从而在ZnSe介质光栅的顶部和底部均形成多个金属/介质/金属光学共振腔。详细研究了该偏振器件的结构参数对偏振特性的影响,得到了一种优化的多腔光栅结构。利用250nm周期的多腔光栅结构,在整个3-13μm的宽带中获得了大于95dB的消光比和平均大于85%的TM透过率。基于多腔亚波长光栅结构的偏振器件为实现超带宽,性能优异,容易制备的偏振器件提供了一个新的思路。