当Metasurface被提出以后,基于其不同反射效率或传输效率的应用就获得了快速发展。其中,反射型Metasurface由于体积小、重量轻及加工工艺成熟等优点在不同领域都有广泛应用。本文主要围绕不同反射效率的反射型Metasurface进行了深入探索和研究,更进一步,通过结合设计其反射相位特征拓展了Metasurface反射阵列应用范围。第一章主要介绍了研究背景及意义,同时,对不同电磁现象的人工复合材料进行了区别定义。然后,回顾了Metasurface的起源、发展历程以及国内外研究动态。最后,详细给出了本文主要研究内容和相关结构安排。第二章主要介绍了四种Metasurface反射效率理论研究方法并指出了各自的优缺点。同时,在太赫兹频段,提出了一种双环结构阵列组成的Metasurface的等效电路模型并进行了分析讨论,为后面设计不同反射效率的Metasurface应用提供了理论基础和指导。第三章分别在太赫兹频段研究了基于双环结构贴片单元调谐的两种不同反射效率的Metasurface应用:一种低反射效率的Metasurface吸波材料;一种高反射效率的Metasurface反射阵列。其中,Metasurface吸波材料具有对入射波极化不敏感特性并在大角度斜入射下仍能保持良好性能;Metasurface反射阵列能够在太赫兹频率表现出较高天线效率。最后,分别加工和测试了它们的实物样品,并详细讨论了在该频段下加工和测试中出现的相关问题,为其它太赫兹设备加工测试提供了重要参考价值。第四章提出了Metasurface反射阵列的调制电磁波轨道角动量应用。采用双环和一个偶极子谐振结构,在较宽的频带内实现了接近平行的反射相移曲线。基于该单元设计并加工了两款20×20的Metasurface反射阵列,成功实现了轨道角动量模式为1和2的调制效果,能有效提高频谱利用率。第五章为总结和展望。