从红外探测的角度来看，除了强度和频率，光的偏振态蕴藏着被测物体的重要信息。偏振探测在识别人造物体与自然物体上具有独特的优势，是近些年红外探测发展的趋势和前沿领域。通过红外偏振探测超像元实现对入射光Stokes矢量的准确解析是人们一直追求的目标，然而目前单片集成的长波红外偏振探测超像元的偏振消光比最高不超过10，还远不能满足人们对器件偏振探测性能的需求。从器件性能的角度看，除了探测率和工作温度，截止波长是红外探测器的另一核心指标。正如对器件暗电流的压制，对器件截止波长的拓展一直是红外探测发展的趋势。传统上常用的通过改变材料结构参数的截止波长调控方法，会不可避免的改变器件的电子态。由于受到暗电流的影响，探测率和工作温度都会随着器件截止波长的拓展而降低，很大程度上限制了红外探测的发展。从以上两方面进行考虑，本论文围绕像元级表面等离激元微腔与量子阱红外探测器的集成展开研究。主要利用等离激元微腔结构，提高量子阱红外探测器像元的偏振性能和调控像元器件的截止波长。通过理论仿真计算和实验测试，研究了等离激元微腔量子阱探测器像元的消光比和截止波长调控以及其中包含的物理机制。主要工作包括：1. 利用长波红外量子阱材料结合表面等离激元微腔结构，设计了红外偏振探测超像元器件的结构，建立了等离激元微腔量子阱像元器件的理论模型并通过仿真计算优化器件结构参数。制备的偏振探测超像元器件能够实现在13.1 - 13.7 μm波段四个偏振方向消光比均大于100的红外偏振探测超像元，其中实测的像元器件的消光比最高可达136，是目前该波段文献报道的偏振探测集成器件像元的消光比的最高数值。超像元四个子像元对偏振光的响应随入射光偏振方向的变化规律与马吕斯定律十分吻合，通过该超像元可以对入射光的Stokes矢量进行准确的解析。通过仿真计算和理论分析，指出一维光栅等离激元微腔可以实现对入射光TM偏振态的共振俘获和对TE偏振态的抑制，同时量子阱只能吸收入射光的Ez分量，这种对偏振态的“双重选择”作用是超像元器件高偏振性能的原因。有望进一步将该超像元发展成为新一代实用的高偏振分辨能力的长波红外偏振探测焦平面阵列。2. 在表面等离激元微腔量子阱偏振探测超像元的基础上，进一步设计并优化了器件的光栅结构，采用以金属光栅为掩模进行断面刻蚀的方法制备像元器件，响应率相比不进行断面刻蚀器件的响应率提高了约一倍，暗电流降低了约一半，其响应率相比45°磨角标准器件的响应率提高了一个数量级。刻蚀后微腔的共振波长发生蓝移，由于刻蚀后微腔侧壁的阻抗失配增大导致界面反射率提升，光波可以更好地局域在微腔内，器件的峰值响应率增大同时光谱的半高宽减小。以金属光栅为掩模进行断面刻蚀的方法为等离激元微腔量子阱像元器件性能的进一步提升提供了一个可行的方案。3. 利用表面等离激元微腔结构，采用光学调控的方法，在不改变器件电子态的情况下，对像元级的量子阱红外探测器件进行了截止波长调控。利用等离激元微腔LSP模式共振波长取决于光栅线宽的物理机制，设计系列金属光栅线宽。器件的截止波长从量子阱材料的本征截止波长14.8 μm拓展到16.3 μm，实现了10.1%的截止波长拓展，是已知的光场调控截止波长拓展的最大幅度。该方法在进行器件截止波长拓展的同时不增加暗电流并且还能增强器件的峰值响应率不低于45°磨角标准器件的峰值响应率。曲线拟合和理论仿真的结果表明等离激元微腔量子阱像元器件的截止波长调控的物理机理是LSP双阶模式调控。器件的截止波长由材料的本征吸收和微腔的光学模式的共同作用决定，在量子阱材料本征吸收不变的情况下，通过改变光栅线宽来调控微腔的3阶和4阶LSP模式共振波长的移动，能够实现像元器件截止波长的拓展，同时还可以提升光响应。该方法对于高性能的多波段集成红外探测器的设计与制备有直接的参考意义。