超材料,一种物理特性可以任意设计的人工电磁材料,由于其共振模式具有可设计性、可调控性以及其他所表现出奇特的物理性质,已成为光学以及材料领域研究热点之一。随着在太赫兹领域中不断深入的研究,超材料结构设计在太赫兹应用技术中有着至关重要的地位,因此关于太赫兹耦合模式以及高效的慢光的超材料结构设计是太赫兹技术应用领域中的重点研究课题。基于此研究需要,我们进行了非对称布局下开口谐振环的太赫兹频谱响应特性的研究。我们采用模拟与实验相结合的技术路线,研究了局部对称破缺超材料在太赫兹波段的电磁响应特性。此外,我们分析研究了超材料与之对应的太赫兹谐振的物理机制并基于等离子诱导透明进行了慢光调控的研究。本论文介绍了以下研究内容,可主要分为两大部分:第一部分,局部对称破缺超材料激发太赫兹暗模式的研究。首先,我们研究了互补型双重单开口谐振方形环的太赫兹电磁响应特性。保持其中一个谐振环结构不变,引入局部对称破缺,移动另外一个谐振环金属结的位置,然后对比研究了两种类型超材料的透射频谱,我们发现了新颖的法诺效应崩塌的现象。当保持外部谐振环结构不变,移动内部谐振环的金属结时,超材料谐振模式没有发生变化。有意思的是,当保持内部谐振环结构不变,原来对称的互补型双SRR结构超材料本征地激发的法诺共振模式,会随着外环金属结的移动逐渐崩塌,此外,在本征的洛伦兹共振模式和法诺共振模式之间,会激发出一个暗模式,该暗模式的耦合强度也随着金属结的不对称移动而逐渐增强。其次,我们提出了三种基于圆形开口谐振环的分形结构的超材料设计方案并进行样品加工与测试,该分形超材料由金属结位置和分形维度两个自由度控制。我们通过增加分形超材料的维度,然后对SRR结构进行旋转,根据谐振环金属结的位置,分别命名为O-gap、U-gap以及C-gap三种类型超材料。当入射电场沿着x方向偏振的太赫兹波时,O-gap以及U-gap超材料激发出两种本征共振模式,C-gap超材料只激发出一种本征共振模式,同时激发的本征共振模式的品质因子也相应地随着分形维度的增加而增加;当入射电场沿着y方向偏振的太赫兹波时,且维度均为1时,三种分型超材料都激发出一个本征的共振耦合模式。O-gap类型超材料的透射谱随着分形维度的增加出现多重耦合模式。第二部分,基于等离子诱导透明以及法诺谐振器和洛伦兹谐振器耦合对太赫兹慢光的调控。首先,我们提出一种三明治结构的双层超材料方案,在2.5um厚的聚酰亚胺柔性衬底的前后两层各设计两种在相同频率与太赫兹波谐振但品质因子相差很大的谐振器。基于明暗模式耦合的干涉效应,在该频率附近,入射的太赫兹波的透射率会提高,从而使超材料透明,进而产生慢光效应。我们通过将超材料前面一层的谐振器从上往下逐渐平行移动,产生的透明窗口经历一个开-关-开的过程,慢光效应也相应出现-消失-出现,在第二个产生的慢光区域,调节的慢光数值最大达到40.4ps。其次,基于法诺谐振器和洛伦兹谐振器的耦合效应,我们在聚酰亚胺衬底上采用双开口单环谐振器和金属条谐振器相耦合,其中,太赫兹波透过双开口单环谐振器产生的透射频谱出现法诺线形,而金属条谐振器与太赫兹波耦合出现洛伦兹线形。我们采用同样的思路,保持金属条谐振器位置不变,将双开口单环谐振器从顶移动到底。此外,我们将两种谐振器位置互换,进行相同的工作。当金属条谐振器位于右侧双开口单环谐振器位于左侧时,从上往下移动双开口单环谐振器,超材料的太赫兹频谱响应特性没有产生物理意义的变化。相反,在互换谐振器位置后,随着谐振器的进一步的移动,低频区的透明窗口开始逐渐消失,而在高频区逐渐出现新的透明窗口,实测慢光最大数值达到34ps。最后,我们对所有样品的透明窗口背后的耦合物理机制进行了模拟分析。