超材料(Metamaterial)是一类由亚波长结构周期性排列的人工复合材料,由于其特殊的电磁效应,因而受到广泛关注,这些特殊的电磁特性来自于超材料丰富的谐振效应。关于谐振峰的评价指标就是品质因子(Q值),但是由于受到辐射损耗和金属欧姆损耗的影响,谐振峰的Q值很难大幅度提高,传统的获得高Q值的方法都是基于超材料表面模式建立的,这些方法虽然能在一定程度上压制辐射损耗,但是效果却相当有限。由于超材料结构的周期性,可以将其等效为一种类光栅结构,电磁波入射时也会产生光栅衍射效应,此效应可将入射电磁波耦合进波导,激发导模谐振。这一类谐振是由于波导限制电磁波的传输而产生,可以极大地抑制能量向自由空间的辐射,实现谐振峰的超高Q值,这在光栅领域已经有相关报道证实。本文首次利用金属单闭环在超材料领域引入导模谐振,并研究了各结构参数对导模谐振的调控作用,进一步在此基础上提出了两种分别以金属双闭环和金属双开口环为例的调控超材料导模以获得高Q的方法:(1)基本结构单元为两个金属闭环均匀分布于X方向周期为2d、Y方向周期为d的PI薄膜上,此时超材料相邻两个金属环间中心距均为d,实际周期也为d,类似于一个均匀的二维光栅。有电磁波入射时,就会产生光栅衍射效应,并激发光栅周期为d的导模。当将两个金属闭环进行相向或反向平移(这二者是等价的)时,就会造成超材料相邻两个金属环间的中心距离不等,引入2d光栅周期并激发该周期的导模。通过调节平移量可以调控导模能量在2d光栅周期上的分量(即调制深度),从而调节此导模谐振峰的Q值和幅值。通过仿真研究,平移量越小,导模谐振峰的Q值越高而幅值越小,仿真中可达104以上。在此基础上继续讨论了波导层厚度对导模谐振峰的影响,研究发现波导层材料以选取损耗小厚度薄的为佳。最后,用激光直写化学镀铜方法加工了样品,并用THz-TDS进行了测试,实验结果与仿真结果高度吻合。(2)基本结构单元为两个金属开口环均匀分布于X方向周期为2d、Y方向周期为d的PI薄膜上,其中两个环的开口位置分别分布在环的上部和下部。当将两个金属环以各自环中心为圆心同时旋转或者将两个金属环的开口位置进行相向或反向平移时,这样也能引入2d的光栅周期并激发该周期的导模,与前一种方法的规律类似,旋转角度或平移量越小,导模谐振峰的Q值越高而幅值越小,仿真中同样获得了104以上的Q值。另外,还提出了一种调控基于导模与偶极谐振峰相互作用产生的类EIT谐振峰的峰宽调控方法,并在仿真中给出了调控的效果。最后,同样用激光直写化学镀铜方法加工了样品,并用THz-TDS进行了测试,实验结果与仿真结果高度吻合。