太赫兹调制器是一种对太赫兹波的振幅、相位等属性进行有效调制的器件。在太赫兹技术的发展过程中,太赫兹调制器是必不可少的关键器件之一。长期以来,人们一直在研究性能稳定且调制深度明显的太赫兹高速调制器,其中,调制材料是调制器研发的核心。石墨烯的高速电可调性质使其成为实现太赫兹调制器的理想材料,但是由于石墨烯的厚度很薄(0.35nm)以至于与电磁波作用非常微弱,导致其调制深度非常有限;微纳结构由于其特殊的结构特点能够与太赫兹发生强相互作用。为了能提高调制深度,本论文将石墨烯和微纳结构相结合,以实现更高调制深度的太赫兹调制器研制。研究内容及成果如下:理论上,在石墨烯电导率和微纳结构增强理论研究基础上,结合太赫兹调制器的实际工作方式和结构要求,设计了蝶形镂空结构的石墨烯反射型相位调制器结构和环型镂空结构的石墨烯透过型幅度调制结构,并建立了相应的等效电路理论模型;利用该模型进行了太赫兹调制器增强分析,结合数值计算方法完成了参数优化;对优化后的结构,结果显示,相位调制超过150度,比仅有石墨烯的器件高50度。对于透过型调制器,最大调制的深度达到71.3%,超过单层石墨烯器件的3倍以上。这表明了微纳结构可以显著增强石墨烯对太赫兹波的调制深度的能力。工艺方面,研究了透过型幅度调制器件的制备工艺,根据该调制器衬底/微纳结构层/介质层/电极和石墨烯层结构特点,首先采用在太赫兹波段具有透过损耗低的PET薄膜作为调制器的衬底,结合理论设计结果,采用硬质基底支撑法和紫外光刻加工工艺,完成了增强结构的实验制备,再结合旋涂、磁控溅射、以及石墨烯湿法转移工艺完成了整个器件的实验制备,表征结果显示,所制备结构均匀性好、缺陷少。测试方面,在太赫兹时域光谱系统上搭建了太赫兹调制器测试系统,对所制备的调制器进行了调制性能测试与分析。结果显示,当调制电压从0V变化到20 V,透过幅度调制深度在0.6THz时达到71%,与理论结果一致。在此基础上对器件施加交流方波调制,实验发现在连续调制的过程中调制器幅度调制性能表现稳定。本论文工作为推进了太赫兹调制器的实用化发展奠定了技术基础。