近些年来,超材料在电磁调控方面的迅猛发展已经表现出巨大的应用潜力。之前,电磁(偏振,相位等)调控主要是通过自然界现有存在的材料实现的,然而其控制效果不好,如效率低、体积大等,这严重限制了该领域发展。而超材料,通过调节单元的结构和尺寸,它可以实现比自然界更优越的或者自然媒质不具备的电磁特性,有效的克服了传统材料带来的弊端。本文根据超材料分析的相关理论并借助数值仿真方法研究超材料(手性超材料和各向异性超材料)对电磁波的偏振调控。具体内容如下:(1)设计了一种基于手性超材料的太赫兹偏振转换器件。通过等离子金属光栅和金属开口环的不对称组合实现偏振的转换。研究发现它能实现宽带的(0.28~1.82THz)高效的(偏振转换率(PCR)远高于0.9)偏振转换。此外,它在0.64THz和1.45THz附近出射为交叉偏振光。这些结果表明我们设计的结构能实现宽带的高效的偏振转换和90°线偏振转换器。(2)设计了一种基于手性超材料的红外波段偏振转换器件。为了解决金属在红外波段损耗大问题,我们设计了S结构和双棒组成的法布里波罗共振腔来增强透射效率(最大值可达0.91)。同时通过结构参数的调控,所设计的结构还表现出三带宽的频谱有效变化。根据以上结果表明所设计的结构能实现带宽可调的线偏振转换器。(3)设计了一种基于各向异性超材料(超表面)的偏振分束功能器件。由于二维超材料即超表面结构简单,加工方便,所以本章首先设计以十字架为单元的分束器件。研究表明它能工作在15GHz,且对X分量和Y分量偏转角度与理论基本保持致。此外,在这基础上设计了具有聚焦功能的分束器件。结果表明对X和Y分量都能聚焦在Z=40mm处,且偏转角度与理论保持一致。