电磁超表面(Metasurface)是一种二维平面人工材料，它可以通过改变单元结构的形状和排列方式实现对电磁波的灵活调控。相比于传统的三维超材料，超表面具有占用空间少，损耗低和易加工等优点，在许多领域有着巨大的应用前景。本文将围绕超表面对电磁波极化的调制机理展开研究，设计出基于超表面的高性能超宽带极化调控器件，主要的工作内容如下：　　(1)设计了一种基于光栅结构超表面的高性能双带透射型线极化转换器，该器件能在6-11 GHz和19.5-20 GHz两个频带范围内将线极化波转换为交叉线极化波，转换效率达到99.7%。利用Fabry-Perot谐振腔原理和传输矩阵理论分析了极化转换的物理机理，然后利用传输矩阵理论推导了极化转换器的交叉极化透射系数和同极化反射系数，理论计算结果与仿真结果相符合，验证了设计方案的可靠性。　　(2)设计了一种基于微缝耶路撒冷十字结构的超表面高性能超宽带圆极化器。该圆极化器可以将线极化波转换为圆极化波，工作频率为12.4-21GHz，圆极化出射波的轴比小于1dB。运用等效电路和传输矩阵的方法分析了器件的工作原理，然后利用多重反射和透射理论对极化器的两个正交极化反射分量的反射系数进行了推导计算。为了验证设计方案的正确性，我们对仿真模型进行了加工测试，实验测试结果与仿真结果相符合，证明了设计方案的可靠性。该圆极化器在电磁波大角度斜入射时仍具有较好的圆极化转换性能，且通过等比例缩小的设计后可以工作在太赫兹频段，这使得它具有更大的应用价值和更广阔的应用前景。　　(3)针对现代通信系统对动态调制器件的要求，设计了一款基于金属和石墨烯复合结构的宽带动态极化调制器。通过改变石墨烯的偏置电压，该器件实现了极化功能转换的动态调控，即可以实现宽带的线极化到交叉线极化、线极化到圆极化和线极化到椭圆极化的极化转换功能的实时切换。