超材料是一种由金属谐振单元组成的亚波长周期性人工电磁材料。由于它能够实现电磁隐身、完美透镜成像及负折射等独特的效应，近年来受到人们的广泛关注。研究表明各种波段（从微波、太赫兹波到光波段）的超材料在滤波器、开关与调制、慢波器件及高精度无标记传感等领域有重要的应用潜能。　　本文首先阐述了太赫兹超材料的研究背景和意义。然后对太赫兹超材料传感器研究进展进行了介绍。随着高精度传感的发展，利用超材料谐振峰的频率移动进行生化等样品传感的平面超材料传感已成为实现微量样品检测的主要方式。由于谐振峰越尖锐，越便于精确测量频移量，故超材料谐振器的品质因子Q是获得高传感精度的重要指标之一。但由于超材料金属的欧姆损耗与谐振模辐射损耗的影响，高Q超材料成为超材料技术的一个瓶颈。　　本文主要对几种基于电磁耦合谐振的太赫兹超材料传感器和高Q谐振器进行了理论和实验研究。研究内容如下：　　(1)设计制备了一种基于类电磁诱导透明效应(Electromagnetically induced transparency，EIT)的太赫兹超材料传感器，其单元结构由内外嵌套的开口环组合结构谐振单元构成。利用有限元算法对该传感器进行了仿真分析，结果表明这种超材料类EIT谐振具有高Q值和对折射率变化敏感的特点，可用于高精度生化传感中。利用光刻工艺完成器件制备，并进行了薄膜厚度测量及生物样品传感实验。薄膜厚度实验中获得的最大频移量为29 GHz。　　(2)研究了一种窄带的太赫兹超材料完美吸波结构(Perfect metamaterials absorber)传感器。这种结构由开口环(SR)和金属线(CW)谐振器构成，能够将大部分电磁能量束缚在器件内形成电磁场局部增强，所以对周围环境变化较为敏感，适合传感应用。我们对其谐振机理和传感性能进行了分析，仿真计算得该器件的Q值为37，传感灵敏度为47 GHz/RIU。最后通过激光诱导化学镀铜方法制备了该器件，实验测试结果与仿真基本吻合。　　(3)提出了一种高Q导模谐振(Guided mode resonance，GMR)平面超材料谐振器，以避免金属损耗和谐振辐射损耗对超材料谐振Q值的影响。利用波导理论对导模进行了分析。经仿真发现这种导模谐振带宽可很方便地通过改变超材料光栅调制深度来控制，调制深度越小，导模谐振Q值越高。这种器件可用于高精度传感测量，结构设计具有较好的灵活性。利用超材料偶极谐振与导模谐振模式相互作用能够实现类EIT效应，且具有较高的群折射率能应用于慢波调控中。