太赫兹波兼有电子学和光子学的双重特性,在电磁频谱中占据十分重要的位置。自然界中的材料在太赫兹波段难以产生电磁响应,因此超材料的实现为太赫兹功能器件的发展提供了强有力的支持。而且超材料可以通过改变单元结构尺寸及排列方式优化其电磁特性,获得天然不存在的独特性能。本论文的主要研究内容有:1.介绍了铁电材料的基本性质及发展历程,简述了分类情况。在此基础上,利用太赫兹时域光谱系统对钽酸钾铁电材料在太赫兹波段的光调制特性做了研究。室温下,使用532 nm的连续波激光器对钽酸钾的介电常数在0.1-0.8 THz内进行调制。随着外加泵浦光功率的增加,介电常数的实部减小了3.5%,此时光功率为600 mW。同时还利用四参量振子模型对介电常数的变化进行了理论分析和拟合,拟合结果和实验结果符合的很好。此外还发现该铁电材料的折射率变化随光功率增加而线性变化,主要原因是内部空间电荷场诱发产生了线性电光效应。2.设计并研究了一种新型的钛酸锶钡-硅铁电超材料电控调制器。许多铁电材料比如钛酸锶钡,在外加电场中表现出了强烈的响应,在太赫兹和微波波段的调制器件制作中具有巨大的潜力。该调制器采用了一种叉指型电极来控制外加电场的变化。在实验研究过程中,将方形开口环谐振器、钛酸锶钡薄膜和硅基底视为一个等效介电媒质。主动控制的钛酸锶钡薄膜混合超材料是纳米量级的,透过率能够达到79%,原因是外加电场控制了载流子在铁电薄膜和硅基底之间的传输。这项研究主要是提高了太赫兹波段中铁电材料器件的低调制率。3.利用CST MWS设计并仿真了基于超材料的太赫兹调制器和吸收器,并对模拟结果进行了分析。对调制器来说,首先分析了开口环谐振器的特性,然后通过对硅基底和嵌入材料砷化镓电导率的改变,振幅和谐振频率得到了调制。对吸收器来说,提出了单带和双带两种结构,为实现完美吸收,对结构中谐振器的尺寸和电介质基底厚度进行了优化。