太赫兹波是电磁波谱中非常重要的一部分。它是频率处于微波和远红外光波之间的电磁波，具有一系列独特的性质。但是很多年来，由于在这一波段缺乏高功率的发射源以及高灵敏度的探测设备，导致人们对太赫兹波的探索一直没有深入。高效的太赫兹辐射源和成熟的检测技术是推动太赫兹技术科学发展和应用的首要条件，但太赫兹技术的广泛应用离不开满足不同应用领域要求的实用化功能器件的支撑，包括低损耗波导、开关、调制/解调器、滤波器、偏振控制器等。然而，太赫兹波在电磁波谱中的特殊位置决定了太赫兹波与物质相互作用时呈现不同于微波和光波的独特性质，使得太赫兹技术在带来诸多优势的同时，也使成熟的高频微波和光电子技术、以及相应的传统器件在太赫兹波段的实现和应用受到限制。因此，在进一步深化认识太赫兹波段电磁场与物质相互作用机理和特点的基础上，探索新材料和新原理，突破传统功能器件的技术路线，研制能满足实际应用需求的功能器件是太赫兹科学技术发展所面临的挑战之一。　　 电磁超材料的出现为研制太赫兹功能器件提供了一种有效的技术手段。超材料是指自然界中原本不存在的，人工构造而成的一类材料的统称。通常这一类材料拥有周期性的人造阵列结构、并且这些结构的单元尺寸远小于入射的电磁波波长，最重要的是其具有不同于常规材料的奇异电磁特性。电磁超材料可以通过人工设计其介电常数和磁导率（包括达到负值）来控制电磁波的传播方式，获得自然物质所不具备的多种独特性能，如负折射、完美透射、隐身衣等。　　 论文的主要研究内容为:　　 (1)提出了一种三层结构的太赫兹超材料强度调制器的实现方案，该器件以石英玻璃为基底材料，前表面镀金薄膜，并在薄膜表面刻蚀类十字沟槽，基底后表面生长一层VO2薄膜。通过温度调控，利用二氧化钒材料的相变特性实现了对太赫兹波强度的调制。与金属薄膜镀和VO2薄膜同侧的器件结构相比，两侧镀膜方法的优点在于避免了直接在VO2薄膜上制备周期性金属阵列结构的过程，降低了器件制备难度。　　 (2)设计了一种偏振依赖的太赫兹超材料强度调制器，该器件以石英为基底，在基底前后两侧分别构造金属-半导体微结构，采用外加偏压进行电调控方式，通过控制半导体材料的载流子浓度，实现了对s偏振与p偏振太赫兹波强度的独立调制，调制深度均达到70％以上。　　 (3)设计了基于蓝宝石基底和金属铜结构的亚波长阵列的太赫兹开关和可调谐滤波器，通过在开口环处引入半导体材料GaAs，并采用光泵浦的方式来调控GaAs载流子浓度，进而实现对太赫兹波开关和可调谐滤波功能。数值模拟结果表明，器件可以实现中心波长为0.7-0.8THz、3dB带宽为0.3THz的可调谐滤波功能。　　 (4)提出了一种三层结构的太赫兹波吸收器的设计方案，首先在GaAs基底材料上镀一个由铝制成的十字形结构，并在该阵列结构的上方生长一层聚酰亚胺材料，然后再镀一层类方框型结构的金属铝阵列。当THz波以s偏振正入射时，该器件在1.1THz处实现吸收率接近100％的完美吸收。　　 最后，本文还总结了作者在工作中遇到的问题，并提出了对现有工作的改进意见。同时，对太赫兹波段超材料的发展做了总结，并展望了该领域在未来的美好发展前景。