太赫兹是近年来电磁波的研究热点,许多科研小组投入其中,与之相关的太赫兹源、太赫兹探测器等器件层出不穷。但是,太赫兹波段的调制器件却仍然比较匮乏,主要原因是很多自然界的材料在太赫兹波段没有响应。针对该研究背景,本论文利用人工超材料和石墨烯新型材料,结合理论、模拟仿真和实验三个方面,设计了太赫兹波的主、被动有效调制器件,具体内容包括:(1)太赫兹被动式可调带阻滤波器研究。应用基本的U形结构,通过改变两个U形结构的相对位置等参数,实现了调制范围为~0.3 THz的太赫兹带阻滤波器。用LMC等效电路模型预测出滤波器的共振频率,并且得到了电路模型中相应的电容、自感、互感的具体表达式和数值。(2)基于超材料和石墨烯的被动式太赫兹调制器研究。把非对称SRR结构与单层石墨烯结合,发现在太赫兹透过频谱幅值中,Fano谐振的变化比偶极子谐振的变化大。通过分析模拟得出的表面电流和电场分布,得到该现象是由Fano谐振处,电场被牢固地局域到电容缝隙处产生的。该现象也预示着Fano谐振可以用于传感石墨烯。(3)基于硅和石墨烯的主动式太赫兹调制器研究。把两层CVD石墨烯先后转移到N型硅基底上,同时外加连续绿光光泵和较低的外置偏压,实现了对太赫兹信号的类二极管调制:正向偏压时,太赫兹能通过;负向偏压时,太赫兹被截止。在光泵为420 mW,电压为-4 V条件下,得到最高调制深度为83%。利用CST软件、薄膜近似理论和Drude模型很好地重现了实验结果,并且得到了石墨烯的费米能级、介电常数等参数的具体数值。(4)基于超材料和石墨烯的主动式太赫兹调制器研究。把单层石墨烯转移到U形亚波长阵列上,在外加连续光泵和偏置电压下,石墨烯的电导率发生变化,进而LC谐振和太赫兹的透过随之改变。通过对比石墨烯和光电导硅层的电导率的不同,定性分析了石墨烯费米能级的变化。