太赫兹波是位于微波和远红外之间的一段电磁波,其具有很多独特的电磁特性,但是对该波段的电磁辐射的了解非常有限,因而此波段被称为THz空隙。近些年来,随着太赫兹技术的发展,太赫兹波的产生和探测的问题已经得到了较好地解决。但是,由于缺少快速有效的太赫兹功能器件,如何便捷地、高效地控制太赫兹波仍是一个亟待解决的问题。超材料的出现为这一难题提供了一个解决方案,因为其具有自然界其他材料所不具备的电磁响应特性。在一个太赫兹系统中,太赫兹调制器有着举足轻重的作用,特别是在太赫兹短距离无线通信、超快连接以及太赫兹成像系统中。因为它可以控制太赫兹波的幅值、相位、谐振频点、偏振态、空间传播方向等。因此,对太赫兹波调制器的研究具有非常重要的意义,可以推动太赫兹技术的实用化。而目前的太赫兹调制器,在调制深度、调制速度、频宽等方面仍需要优化改善,为了改善和提高太赫兹调制器的性能,我们对其每个特性各个击破。本文中,利用三维全波仿真软件CST Microwave Studio设计了几种基于超材料的太赫兹调制器,并用通用半导体器件加工工艺制作了相关器件,最后利用太赫兹时域光谱系统对其调制性能进行详细分析与测量。结果表明,每种调制器各自具特点,性能达到设计要求,可满足实用化需求。具体而言,本文主要针对光控(调制深度优化,带宽优化)、电控(多通道协同)太赫兹调制器的研发需求,进行了相关器件的研制工作:(1)基于电磁诱导透明效应,设计和制作了一种光控太赫兹调制器。其电磁诱导透明效应是通过明态和暗态之间耦合实现的。将器件置于太赫兹时域系统中进行测试,实验结果表明该器件的最大调制深度可以达到63%。另外,通过对比有无电磁诱导透明效应的条件下的器件调制深度,证明了在调制器结构设计上应用电磁诱导透明效应可以增强调制效果。(2)设计制作了一个偏振无关的光控太赫兹超材料调制器。通过将四个不同大小的“十字”结构放到一个单元结构中的设计方法来扩宽器件的可控频宽。另外,将器件置于太赫兹时域系统中进行测试,实验结果表明该器件的最大调制深度可以超过90%。所以该器件可以同时具有高调制深度,宽频,偏振无关,制作简单等特点,这大大提高了其在实际应用中的价值。(3)设计并解释了一个具有两个独立通道的电控太赫兹调制器,其肖特基结构是由开口谐振环和十字结构组成的,但是可以分别操控。根据所要调制的频段,选择相对的结构加载偏置电压。随着偏置电压的增加,耗尽层的深度增加,衬底的电导率和损耗将有所减小,使得对太赫兹的透射率有所增加。我们可以使用这个器件实现选频的功能,这一功能对通信系统至关重要。而且器件的最大调制深度在0.95 THz的时候是0.46。另外,我们还估计了器件的调制速度,可以达到~0.27 MHz。综上所述,本文对太赫兹波调制器进行了研究,提出了新的器件结构,优化和改善了其各方面的性能,促进了太赫兹功能器件以及太赫兹技术的发展和实用化。