超材料是一种利用自然界中已有的物质,由人工设计的具有周期性结构的材料。通过合理地选取所使用的材料及合适的结构尺寸,能够获得一些不存在于自然界的非常规的优越性能的特性。在电磁隐身、能量收集、完美透镜等方面均存在着广泛的应用。超材料完美吸收器(Metamaterial Perfect Absorber,MPA)是超材料研究的一个分支,通过设计某种特定结构的超材料,实现能够对在特定波长下的入射光波的吸收作用。伴随着对超材料的不断研究以及实际应用的需求,实现宽带吸收成为了超材料的研究热门之一。对光波实现宽带吸收可以极大地拓宽使用场景,例如太阳能电池。除此之外,我们还需要研究如何实现更大角度入射时仍保持超材料的吸收效率的特性,以及需要考察其偏振敏感的特性。伴随着吸收效果的提高,存在一些其他的问题,例如结构厚度控制不当、结构设计复杂、实际制造难度大等。因此,也需要对这些缺点进行改进。针对可能存在的问题,我们总结了以前的研究结果,在这里设计了两种类型的MPA,实现了对覆盖从可见光到中红外范围内超宽带宽的吸收能力。并且分别从结构特性及材料特性分析了两类超材料宽波段吸收性能的差异,进而研究了对吸收率产生影响的一些其他因素。本文的研究工作从超材料吸收的工作原理出发,通过介绍几种常见的超材料吸收的工作机理,为仿真分析提供理论依据。利用提取S参数的方法实现对超材料吸收率的计算。列举了常见的电磁仿真软件,并对本文工作使用的软件CST Microwave Studio 2019的工作原理及简单的使用流程进行了介绍,为仿真分析提供依据。首先,本文设计了一种叠层对称式结构的MPA,利用耦合吸收峰的方式,扩展吸收带宽,实现对于入射光在可见光波段的宽范围吸收。对所设计的超材料吸收器的偏振敏感度和对大角度入射的吸收率退化特性进行了分析。计算了在特定吸收峰处超材料内部的场的特性,并通过计算利用阻抗匹配原理证明了该吸收性能。最后讨论了结构层数的不同对吸收率及吸收带宽产生的影响,获得产生最佳吸收时的层数。接下来,转变一种思路,从金属的材料性质出发,换用具有高复介电常数虚部?”的金属来代替常规设计超材料时使用的金属,增加对入射光波的损耗,提高宽带吸收的范围与效果,将工作波长范围从可见光扩展到近红外波段。通过设计简单的金属-介质-金属三层结构超材料吸收器,实现了更好的吸收效果。同样也对该超材料吸收器对不同偏振的敏感度以及对于大角度入射时两偏振情况下的吸收率情况作了分析与模拟。最后,延续上一章使用高复介电常数金属的方式,通过使用另一种金属材料以及改变整体的结构尺寸与形状,设计了一种能实现对中红外波段宽带范围光波吸收的超材料吸收器。同样考察了其偏振敏感性及角度宽容度。除此之外还研究了不同部分的尺寸的变化对超材料吸收性能的影响。得到了影响超材料吸收性能的因素,也为实现调节超材料的工作范围提出了一种新思路。