近年来,太赫兹技术正在成为研究热点。从电磁频谱划分来看,太赫兹处于毫米波频段向红外频段过渡的中间带,兼具电子科学与光子科学的特性,能有效解决毫米波频段频谱资源稀缺的问题,在超宽带无线通信等领域将发挥重要作用。但基于传统电磁理论设计的太赫兹器件通常具有高剖面、高损耗和高成本的缺点,极大地限制了太赫兹技术的进一步发展,而电磁超表面作为一种新型人工电磁结构,它的出现在实现器件低剖面的同时,还能对电磁波的相位、幅度以及极化等特性进行有效的调控。目前功能各异的超表面器件广泛地应用于太赫兹频段,但也带来了诸如工作频段单一和工作带宽较窄的问题。因此,本研究着力于太赫兹频段,结合可调材料的(石墨烯和二氧化钒)可调谐特性,基于Pancharanam-B erry(PB)相位原理,设计了方向图可重构和频率可重构的数字超表面。主要研究内容概括如下:1)基于PB相位原理,通过电压调控费米能级的方式使得石墨烯单元工作在1.84-2.12 THz频段内,同时将信号系统学科中的卷积运算概念应用到超表面的设计中。以3比特石墨烯单元为例,采用该石墨烯单元设计了一系列不同编码序列的反射型数字超表面,对入射电磁波的波前进行灵活操纵,实现了波束分割和涡旋波束产生等功能,验证了编码序列对远场方向图的调控作用,为使用有限个单元实现上半空间的波束扫描提供了基础。2)利用二氧化钒材料电导率随温度变化而改变的电磁特性,设计了一系列具有不同编码方式的工作在太赫兹频段的频率可重构超表面。常温条件下,二氧化钒处于绝缘态;当温度逐渐升高时,二氧化钒将渐渐呈现金属态,这一过程中,它的电导率能从101S/m变化到105S/m。在我们的研究工作中,分别将温度设定为298K和358K,相应的超表面单元工作频段将从3.76-3.84THz降到1.18-1.47THz,利用此单元设计了具有频率可重构的数字超表面,验证了广义Snell定律在太赫兹频段内的适用性。