太赫兹(Terahertz,简称THz)波是频率范围在0.1-10THz的电磁波,处于微波和红外波之间。太赫兹技术目前已被广泛应用于通信、医学及成像等相关领域。太赫兹分束器作为一种重要的太赫兹器件,可以用在太赫兹通信、太赫兹成像等领域。超材料是一种人工结构材料,由亚波长尺寸的单元以周期或非周期的方式排列组合而成,设计不同的超材料单元结构可以获得一些特有的电磁特性。利用超材料可以实现太赫兹分束器的小型化和对分束器波束的灵活调控。因此,对基于超材料结构的太赫兹分束器的研究具有重要的理论研究价值和实际意义。本论文首先对超材料的基本概念、电磁响应和等效媒质理论进行了阐述,利用费马原理和超表面理论分析了超材料分束器的设计原理。其次,利用CST Microwave Studio 2017软件设计和仿真了一款分束比可变和三款出射角可调控的太赫兹超材料分束器,并讨论了其结构的主要几何参数对性能的影响。分束比可变的太赫兹超材料分束器由全介质梯度超表面组成。这款分束器通过对介质材料折射率的调整来实现分束比可变,其分束比范围为1:1-1:2。设计的三款出射角可调控的太赫兹超材料分束器均可以将垂直入射的太赫兹波异常反射为四束能量相等的太赫兹波,第一款出射角可调控的太赫兹超材料分束器是条带型结构,分束比为1:1:1:1,具有角度可调控的性质,在0.22-0.30THz内的反射角范围是24.7°-34.7°。第二款是“I”型结构超材料太赫兹分束器,分束比为1:1:1:1,也具有角度可调控的性质,在工作带宽为0.18-0.30THz上反射角范围是21.2°-38.3°。第三款是“Z”型结构超材料太赫兹分束器,其分束比为1:1:1:1,角度可调控,在工作带宽为0.20-0.34THz上反射角范围是20.4°-36.7°。这三款出射角可调控的太赫兹超材料分束器均结构简单、易于加工。最后,对三款出射角可调控的太赫兹超材料分束器均进行了实物加工和实验测试,同时对比分析了模拟仿真结果与实验测试结果。综上,本论文设计的基于超材料结构的太赫兹分束器具有良好的分束性能,在太赫兹通信中有着重要的应用价值。