针对太赫兹频率选择表面（FSS）单元结构复杂、参数繁多、优化耗时等问题，基于卷积神经网络（CNN）并结合遗传算法，提出一种FSS智能化融合设计方法，并将其应用于典型滤波FSS的性能优化设计。将FSS周期单元拓扑编码为16×16的“0/1”旋转对称序列，收集26000组0.5~3 THz的透反射光谱作为数据集，利用19层CNN实现光谱预测，对测试集的平均绝对误差低至0.06。利用预测光谱与目标光谱的差值，给出各类典型FSS设计的通用目标函数，结合遗传算法，设计实现了带宽为0.1 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.5 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.2 THz的双频带通FSS，且均具有良好极化稳定性。计算结果表明，通过优化设计FSS的拓扑编码，可以简洁高效地实现各类典型带通带阻FSS。

在太赫兹频段，为解决FP干涉滤光片反射率低、适用频率范围小及角度稳定性差的问题，设计了一种新的太赫兹频率选择表面结构。首先进行了仿真分析，确定了结构的硅片厚度和金属网栅层数，并对参数进行了优化。然后对该结构的传输特性和角度稳定性进行了仿真，该结构在入射倾斜角0°~45°范围内具有较好的稳定性，最后加工出滤光片实物，对仿真结果的准确性进行验证。在太赫兹波垂直入射的情况下，实物测量结果与仿真结果基本吻合，在1.34~2.34 THz频率范围内，反射率和透射率分别为91.0%~98.4%和0.7%~8.0%，满足FP干涉滤光片高反射率、低透射率要求。

相较于传统的二维频率选择表面, 三维频率选择表面能产生更多谐振点而提供更大带宽, 更容易达到小型化的要求, 能够提供更稳定的频率响应, 因而成为研究热点。本文提出了一种多级正交菱形结构的新型三维频率选择表面, 其基本单元结构是正交的菱形金属丝, 在其外部注入介电常数为2.2的聚合物作为支撑。入射角在0°~50°的条件下具备9.2 GHz共同带宽, 相对带宽超过50%, TE和TM极化的最大插入损耗皆不超过1 dB。该结构具备三个谐振点, 形成原因分别为正交菱形金属结构的谐振、结构和介质端面相互耦合产生的谐振, 以及介质端面的一阶法布里-珀罗谐振。通过调节介质的介电常数, 可利用更高阶的法布里-珀罗谐振进一步设计出通宽更宽的空间滤波器。考虑到工程应用, 文中也评估了此设计对天线远场方向图的影响。

目前三通带太赫兹滤波器存在通带带宽差异大的问题。为了提高太赫兹滤波器三通带的带宽均匀性，设计了一款基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器，其结构由三个嵌套式“十”字环金属贴片、“十”字金属贴片和聚酰亚胺衬底三层结构组成。当太赫兹波垂直入射到滤波器表面时，在0.1~0.862THz范围内形成三个滤波通带，各通带的峰值透射系数约为0.9，具有较好的通带性能，并且通带之间的传输零点的透射系数都在0.07以下，带外抑制良好。各通带的3dB带宽的最大通带比约为1.29，10dB带宽的最大通带比约为1.13，具有较好通带均匀性。三个工作通带的矩形系数均大于1.7，通带边沿陡峭，频率选择性良好。该滤波器具有透射系数高、带宽差异小、结构简单和易于加工等特点，其在太赫兹的多信道通信领域具有广阔的应用前景。

本文介绍了用于全球移动通信系统（GSM）屏蔽和无线局域网（WLAN）隔离的夹层玻璃，在两层玻璃中间夹嵌了一层由圆环和三极子缝隙单元组成的频率选择表面(FSS)，能够抑制1.94、3.55和4.98 GHz频段的传输。采用等效电路模型对FSS夹层玻璃的结构参数进行分析， 2 GHz频点会随着圆环半径的增加而前移，三极子在镂空成为三级子缝隙后，产生两个阻带，并且三极子长度会对频点产生影响，对线宽和三级子缝隙宽度则影响不大。本文介绍了等效电路元件参数的提取计算过程，采用电磁仿真软件对FSS结构的传输响应进行仿真，分析了结构的几何参数和入射角度对结构传输特性的影响。在入射角达到60°时FSS夹层玻璃仍具有良好的屏蔽效果。采用丝网印刷方法制作了实验样件，并进行了透波率和透光率测试。测试结果与软件仿真结果一致性良好，因此本文所设计的夹层玻璃在电磁辐射防护、GSM屏蔽和WLAN隔离等方面具有良好的应用潜力。

Brewster效应作为一种经典物理现象描述了平面偏振电磁波在电介质表面上的零反射行为。随着超材料和超表面的迅速发展，Brewster效应得到了许多扩展研究。人们借助超材料和超表面实现了任意频率、偏振和入射角的平面电磁波的零反射现象，这被称为广义Brewster效应。本文综述了广义Brewster效应的物理实现及其应用研究，首先回顾了实现广义Brewster效应的各种物理体系和物理机制，指出了一些传统分析方法的局限性。为此，创新性地讨论了广义Kerker效应的一种简单而普适的设计原则，即通过人工结构构建多极矩的干涉相消。随后，回顾了在该原则指导下设计的各种超表面，进一步讨论了其在5G毫米波通信电磁窗口和相控阵天线宽角扫描的应用。最后指出了这一领域目前存在的问题并展望了未来的发展方向。

为了解决常见吸波材料厚度大、吸波频带窄的问题，设计了一种采用新型偶极子方环交叉元结构的带宽大、厚度薄的吸波器，它由导电浆料和氧化铝陶瓷组成。基于有限差分时域方法采用CST软件仿真计算了该吸波器的电磁参数与反射率之间的关系。利用等效介质理论反演得到了吸波器的等效电磁参数与等效阻抗。通过优化偶极子方环交叉元结构的单元尺寸和电路参数，设计的吸波器在11.0~18.0 GHz频率范围内反射率小于-10 dB，厚度为1.6 mm，品质因素（FOM）远高于大多数文献报道的吸波器。研究发现该吸波器的损耗机制为共振损耗和欧姆损耗，组合频率选择表面（FSS）可以增强电磁损耗。实测结果与仿真吻合得较好，该超材料吸波器具有超薄宽带吸收的特性。

基于传统谐振开口圆环频率选择表面（FSS），在有限元方法和半谐振圆环周期孔径结构的基础上，利用Floquent周期条件模拟无限空间单元，通过频域求解器得到该结构的散射参数和带通特性。将该结构单元的形状拓展成上下表面为反向开口的月牙形双层结构并优化出顶部传输通带平坦的多层半谐振环耦合结构FSS。仿真结果表明，横磁波垂直入射时，半谐振环结构的谐振频率稳定在9 THz，中心频率处的回波损耗为-22 dB，且具有较好的角度稳定性。双层月牙形结构在谐振点5.9 THz、10 THz和11.7 THz处可实现多窄带带通，多层FSS结构在6.35~9.35 THz频段内的传输系数低于-3 dB，具有良好的极化稳定性，为FSS在太赫兹无损检测、通信及传感等领域内的应用提供了理论依据和技术支撑。

提出了一种窄带通频率选择光窗的快速设计方法，该方法结合遗传算法和等效电路模型，能快速准确地给出特定设计目标下光窗的结构参数。该光窗由石英玻璃及镀制在玻璃上下表面的亚波长的金属网栅构成。利用上述方法，可以在几十秒内直接优化出光窗在特定设计目标下的结构参数。与全波仿真相比较，正入射下等效电路模型的准确度高于93%。利用上述方法对光窗的结构参数进行优化，实现了通带透过系数损失小于1.5 dB、带外抑制大于20 dB、品质因子高于26的性能，同时光窗保持一定的可见光透过率且具有极化不敏感性。结果表明，该方法能快速有效地设计窄带通频率选择光窗。