分子振动光谱在化学检测和生物样品鉴定应用上有非常重要的作用,近年来,人们对太赫兹波的研究越来越多,太赫兹(THz,1THz=10THz)介于微波与红外之间的电磁辐射区域,属于远红外区域。由于太赫兹波的能量非常接近分子间的相互作用的能量,所以,在用太赫兹波检测中,不会损伤被检测物,达到无损检测目的。在这过程中,需要用到太赫兹时域波谱系统。但是,对于微量薄膜分子检测时,一直阻碍太赫兹时域波谱系统在实际检测中应用。所以借助超材料结构器件,利用电磁波的近场耦合作用,提高系统检测灵敏度的方法也受到越来越多学者研究的青睐。本文主要提出的是一种,基于Hybrid超材料系统中的模式调控与物质检测应用研究,主要的研究内容包括下面两个部分:(1)目前,大多数基于超材料对生物分子检测,一般的研究方向都是在通过提高电磁超材料Q值,利用材料相对折射率从而控制系统有效折射率,进一步可以改变电磁超材料的谐振位置,这一传统方式主要的物理机制是利用超材料传感器的LC谐振或者偶极子谐振。对于这种传感器的评价标准是利用FOM(figure of merit)值来评价传感器的性能,在本文中,我们主要提出一种基于单层超材料的高消光比电磁诱导透明集成芯片传感器,并进行了实验验证。该器件结构涉及四个镜像对称耦合分裂环谐振器(SRR),表现的为亮-暗-暗-亮的混合模式。电磁诱导透明效应是通过亮模式和暗模式之间的耦合来实现的,由于单元中两个暗模式的电、磁偶极子方向相反,抑制了辐射损耗,获得了较高的消光比特性。采用经典耦合模型对器件的传输特性进行了理论分析,对器件的参数进行了论证。并且利用此器件的高Q值特性进行了对薄膜分子检测应用,其中得到的FOM=2.86。(2)基于吸收诱导透明效应,设计太赫兹光子集成生物检测芯片,主要区别于第一种检测方案,能够对微量薄膜分子进行有效的定性检测。在不改变太赫兹时域波谱系统结构的前提下,有效的提高对生物分子检测的灵敏度。实验结果表明,在低温条件下开口谐振环芯片(SRR)与L-酒石酸分子强耦合。检测信号的消光比可以从1.75dB显着提高到4.5 dB,数值计算证实并解释了实验观察结果,通过使超材料的共振失谐,耦合Hybrid系统的振动光谱信号的被调谐。当SRR和分子振动共振频率紧密对准时,观察到清晰的模式分裂,导致具有增强的消光比的透明振动峰。该方法通过吸收诱导透明机制检测微量薄膜分子振动的光谱,显示出在薄膜传感中应用的巨大潜力。