亚波长结构材料是近年来发展起来的一种新型电磁材料，在电磁学和光学领域具有重要应用。与自然材料以及传统复合材料不同，亚波长结构材料的电磁性质不仅由结构中各组分（金属、介质、半导体）及其比例决定，更为重要的是与各组分的排列、组合方式密切相关。近年来研究表明，由亚波长结构构成的等效材料可具备自然界不存在的负折射率、零折射率、高折射率等异常现象。其应用范围覆盖电磁隐身、超分辨成像、电磁通信等重要领域。在实际应用中，已有亚波长结构的一个重要缺陷在于其带宽窄，难以满足宽波段工作需求。这一特征是由亚波长结构的谐振性决定的，如何拓展带宽成为学术界研究的重点。本文围绕亚波长结构的频率响应特性展开研究，着重研究实现宽带电磁响应的方法和途径，主要研究工作包括以下几点：1、利用等效介质理论和传输矩阵法，建立了单层亚波长结构高效宽带电磁吸收的数理模型。该数理模型主要包括两个方面：宽频段完全电磁吸收所需的亚波长结构的色散特性，以及亚波长结构的构成形式与其色散的对应关系。该数理模型为亚波长结构宽带吸波材料的设计奠定了基础。本文据此设计并实验验证了不同频段的宽带电磁吸收。2、针对不同极化和入射方向的电磁波，采用等效折射率模型阐明了电磁波的广角吸收机制，通过石墨烯验证了角度选择性吸收及其在高温热辐射调制中的应用，采用等效阻抗理论详细分析了不同谐振模式（特别是磁性谐振）的耦合规律，厘清了周期性对称条件在拓展带宽中的作用；3、利用各向异性亚波长结构的色散特性，实现了超薄宽带极化（偏振）转换器件的设计以及微波段实验验证。在太赫兹波段，利用半导体的光电导效应，实现了宽带动态可调极化转换器的理论设计。利用类似的机理，设计并验证了亚波长结构的宽带电磁波束偏折现象；4、利用电磁波的时间反演对称性，通过两束相干电磁波控制亚波长结构中的电磁相互作用，首次从理论上实现超宽带相干电磁吸收。严格分析表明：当两束电磁波相位相同，亚波长结构的吸收率在[0，5THz]范围内均接近100%。通过调节两束入射电磁波的相位差，吸收率可在宽带范围内任意调节；5、在相干电磁吸收的基础上，结合时间反演对称性与各向异性亚波长结构，首次实现了超宽带电磁极化转换及其动态调制。当两束一定偏振的电磁波具有相同相位，经过亚波长结构后，[0，10THz]范围内极化状态可100%转换为其交叉极化。同时，出射电磁波的极化状态可通过两束电磁波的相位差进行动态调节，从而实现圆极化、线极化的任意切换。