电磁超材料(Metamaterial)是一种尺寸远小于波长的新颖电磁特性人工复合材料,因其具有不同寻常的电磁特性得到了越来越广泛地应用。在传感应用方面,通过适当的构建,能够增强电磁场和待测目标的定位,从而大大地提高传感器的敏感度和分辨率,开拓传感器设计方面的新思路。本文主要基于谐振腔原理,针对超材料在传感方面的应用进行了理论分析,并且利用有限元法进行了数值验(?)。本文主要内容由以下三个方面组成：首先,基于平行板波导(PPWG)的传输理论,本文提出了一种多频段、太赫兹金属-介质-金属(Metal-Dieletric-Metal, MDM)波导的单矩形槽,双矩形槽以及双圆形槽谐振腔微传感器。分析了槽的尺寸,槽的个数及槽内介质对MDM波导透射谱的影响,对于双槽结构,适当选取两槽间的距离可使槽间的干扰几乎可以被忽略。通过MATLAB对有限元分析软件COMSOL Multiphysics二次开发得到场值与谐振频率关系图,而后利用COMSOL仿真验证,所得的数据通过MATLAB得到介质参数与谐振频率的关系,得出两个槽的谐振频率与槽内的介质的折射率近似成线性关系的结论。其次,基于零折射率超材料(Zero Index Metamaterial, ZIM)波导的传输特性理论,本文提出了一种零折射率超材料中加载矩形栅栏状介质层的波导,以及带有超窄隧道效应的等效介电ZIM超材料的波导。通过调整结构的大小、介质的介电参数以及内嵌结构的周期数目,实现对输入电磁波的全反射与全透射的传输,再通过数值计算,得到理想效果的频率值,通过MATLAB数值计算来得到更直观的、比较理想的介质参数与谐振频率关系图,并且根据关系图,利用COMSOL以及HFSS (High Frequency Structure Simulator),把最优数据代入进行仿真验证。结果表明,不同形状的槽结构都能实现对MDM波导的透射谱的调节与控制,而不同尺寸的多个槽的组合,可实现宽带滤波的功能。同样,改变ZIM内嵌结构的参数值,可以很好地调控ZlM波导的传输特性。可见,新型电磁超材料,结合它在传感器方面的应用,是一种设计新型的、敏感度大大提升的传感器的有效手段。与目前同类微传感器相比,本文基于新型超材料电磁特性的传感器,很大程度上提高了传感器的敏感度,而目更加易于测量。这对于改进传感器的性能有着重要的价值,从而能够在更多的领域进行很好地应用。通过对新型人工复合材料的深入研究,将会进一步扩大并且加深它的应用范围,并且会在更多的领域发挥应用价值。