提出一种由石墨烯和金属铝构成的复合结构的太赫兹超表面生物传感器。超表面由金属铝结构形成类电磁诱导透明谐振，并在铝结构表面通过湿法转移一层石墨烯。通过对石墨烯掺杂蚕丝蛋白来改变石墨烯费米能级，从而改变传感器透射光谱的振幅。实验结果表明，该传感器的检测极限可以达到0.35 ng/mL。利用石墨烯狄拉克点的电磁波调控特性和耦合模型对传感器的工作原理进行分析。在生物医学领域，该生物传感器为微量蛋白的高灵敏检测提供了一种方法。

提出一种动态可调谐的窄/宽带可切换的太赫兹吸波器，它由可调谐材料石墨烯和二氧化钒（VO₂）、金和环烯烃类共聚物构成。通过热控VO₂产生相变，吸波器可以在宽带和窄带间切换，其开关幅度达到98.9%。当VO₂为金属相时，该吸波器具有很宽的吸收带宽，通过进一步改变石墨烯的费米能级可以调节吸波器的带宽。该吸波器还呈现出对横电（TE）和横磁（TM）波都具有广角吸收的特点。当VO₂处于绝缘相时，该器件切换为窄带吸波器，可用于传感器，其灵敏度可达439 GHz/RIU。该太赫兹吸波器在调制、传感和电磁隐身等多功能器件方面有很多潜在的应用价值。

为了测试保偏光纤环的偏振耦合分布及绕环光纤拍长,采用白光干涉仪对光纤环进行测试。一方面,通过测试获得了光纤环的偏振耦合分布,有利于研究影响光纤环保偏能力的主要外部因素。另一方面,通过识别光纤环两端尾纤与白光干涉仪两个熔点产生的偏振耦合干涉峰,获得了沿绕环光纤两正交偏振主轴传输的光信号的光程差,进而计算出了绕环光纤的拍长。实验表明,0.13°以上的角度对轴误差均可被有效识别。证明了采用白光干涉仪通过一次测量同时测得光纤环偏振耦合分布和绕环光纤拍长的可行性。该研究为保偏光纤环偏振特性的全面表征提供了一种简单有效的方法。

基于半导体硅电导率的可调性,设计了一种基于金属短线(CW)和圆形开口谐振环(SRR)的可控电磁诱导透明(EIT)结构,实现了对电磁诱导透明(EIT)效应的主动调控。研究发现,当半导体硅的电导率为1 S/m时,透射谱在1.33 THz附近呈现出透射率约为94%的窄透明窗口。当电导率为5000 S/m时,透射率变为58%;当电导率为15000 S/m时,EIT效应基本消失,调控效率达到了66%。利用耦合模理论对不同电导率的透射谱进行拟合,发现拟合曲线与透射谱非常吻合,这表明仿真结果和理论计算结果是一致的。仿真和计算结果表明,当硅的电导率增大时,暗模式的阻尼率增大,其损耗也增大,当电导率增大到一定值时,暗模式的谐振不能被激发,EIT效应消失。

电磁超表面由于其独特的电磁特性为调控电磁波提供了有力工具, 合适地设计成编码、 随机、 相位不连续、 完美吸收器等超表面, 就能够控制电磁波的散射以及反射特性, 实现雷达散射截面的缩减。 本文综述了不同的电磁超表面利用漫反射或者吸收等特性实现在微波和太赫兹波段雷达散射截面缩减中的应用。 分析表明, 编码超表面由不同的数字单元组成, 其反射相位差在很宽的频段范围内满足恒定的关系, 设计特殊的单元序列使入射的电磁波产生非定向散射, 更高bit编码超表面更容易灵活调控电磁波; 随机超表面通过调节阵元的尺寸实现宽带移相从而将金属目标特征性强的反射峰打散成一个无规律、 杂乱的波, 产生漫反射; 不连续超表面由于相位不连续可使电磁波发生漫反射或者异常反射; 吸收器通过合理设计结构尺寸实现吸收电磁波能量来减小反射。 因此电磁超表面在雷达隐身、 宽带通讯、 成像等方面具有重要的应用前景。 最后对电磁超表面在雷达散射截面缩减中应用的发展趋势进行了初步探讨, 未来将向着宽带、 柔性、 大角度等方面发展。

超材料对电磁场的局域增强以及对周围环境的介电性质敏感等特性, 可用于无标记生物检测, 因而越来越受到国内外的学术关注, 特别是太赫兹波段的超材料生物传感器。 总结了近年来太赫兹波段超材料在生物传感器方面取得的进展。 首先介绍了超材料生物传感器的基本原理, 接着分析和讨论了衬底材料和厚度的选择、 超材料结构对传感器灵敏度的影响。 分析表明, 通过优化结构、 采用低介电常数和损耗低的薄衬底, 能进一步提高生物传感器的灵敏度, 并且多种物质在太赫兹波段都有直接的电磁响应特征, 因此利用太赫兹波段超材料实现无标记生物检测具有很大的应用潜力。 最后初步探讨了该生物传感器的发展趋势与前景。

基于产生负介电常数的周期性金属线单元结构,利用平行金属双柱设计了具有双负通带的两种太赫兹波段二维左手材料。应用时域有限积分算法研究了二维左手材料的传输特性,仿真结果表明，在0.76 THz附近，平行金属双柱的表面电荷振荡与反向平行电流引发了电磁谐振，出现良好的负折射效应。 在0.75~0.78 THz之间同时具有负等效磁导率和负等效介电常数, 双负通带带宽约为0.03 THz。进一步研究了金属双柱间距、长度及基板厚度等结构参数对双负通带带宽的影响。研究结果为太赫兹波段左手材料的设计和研制提供了参考。

为了研究太赫兹波在2维正方晶格光子晶体中的传播特性,利用平面波展开法数值模拟了光子晶体能带结构和态密度分布。计算表明,E偏振当填充率f=0.6362 和H偏振当填充率f=0.7845 时出现最大光子带隙,在f=0.7791出现最大完全光子带隙;增加介电常数的差值,也增加了太赫兹波在正方晶格光子晶体中传输的带隙;光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。