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太赫兹波（THz）的波长介于红外和微波波段之间,具有高宽带、高穿透性、瞬态性等独特性质。随着太赫兹技术的发展,太赫兹探测在成像、爆炸物的检测和识别、通信等领域的应用备受关注。然而,由于太赫兹波的光子能量低,太赫兹探测器依然面临着低吸收和高环境噪声等问题。而传统器件结构及材料的太赫兹响应均较弱,难于满足太赫兹探测器的要求。为此,本论文针对影响非制冷太赫兹探测器发展的太赫兹吸收及太赫兹滤波两个关键问题,以结构设计与仿真、器件制备与测试为主要内容,研究了基于超材料的太赫兹微测辐射热计和滤波器。本论文主要的研究内容如下:通过分析不同结构参数下电耦合开口环谐振器（eSRRs）在太赫兹波段的响应特性,研究了介质层对eSRRs的调控机制。结果发现,eSRRs作为一种超材料吸波器在太赫兹波段有两种低阶共振吸收模式:LC共振吸收和1阶偶极子共振吸收。值得注意的是,改变介质层厚度,这两种共振吸收模式会表现出相反的变化趋势。在厚介质层结构中,LC共振吸收起主导作用。当增加介质层厚度时,LC共振吸收增强而1阶偶极子共振吸收减弱。不同的是,在薄介质层结构中,1阶偶极子共振吸收起主导作用。当减小介质层厚度时,1阶偶极子共振吸收增强而LC共振吸收减弱。同时,改变介质层介电常数,eSRRs吸波器的响应频率会发生明显变化。介质层的介电常数越大,响应频率就越低。据此,提出了频率方程。在其他参数不变的情况下,用新的介质材料替换原有介质时,按照频率方程可以快速计算出新的超材料吸波器的响应频率。基于矩形超材料吸波器在太赫兹波段的高吸收特性,设计并制备了太赫兹微测辐射热计。与传统微测辐射热计不同,矩形超材料吸波器作为太赫兹吸收单元被置于微桥结构上。通过建立有限元分析模型,仿真研究了介质层厚度、桥腿宽度和桥面厚度等对微桥结构的光学性能、热学性能和力学性能的影响。仿真结果表明,当超材料介质层厚度、桥腿宽度和桥面厚度分别为0.9μm、1.2μm、0.3μm时,微桥结构在3.9 THz获得41.2%的吸收率、温升值为0.231 k、桥面形变值为0.426?m。采用优化后的尺寸参数,利用微机电系统（MEMS）工艺制备出基于矩形超材料吸波器的太赫兹微测辐射热计。其微桥结构的单元尺寸为37×37μm2,阵列大小为120×120。傅里叶转换红外线光谱分析仪（FTIR）测试结果显示,该太赫兹微测辐射热计在3.93 THz的吸收率达到31.5%,在太赫兹波段表现出良好的吸收特性。利用薄膜沉积、光刻技术,采用硅腐蚀的方法制备了无衬底的镂空渔网状超材料滤波器。FTIR和太赫兹时域光谱仪（THz-TDS）测试结果显示,单层渔网状超材料滤波器在中心频率3.75 THz的透过率为88.1%,半高宽达2.79 THz,具有良好的滤波特性。此外,通过分析超材料的介电常数和磁导率,系统地研究了镂空渔网状超材料滤波器的电共振和磁共振现象、以及尺寸参数对超材料滤波器透过率的影响。重要的是,将多个单层镂空渔网状超材料滤波器简单地进行叠加,就可以构成多层超材料滤波器。相比于单层渔网状超材料滤波器,多层滤波器的透过峰更加陡峭,具有更好的带外抑制能力。基于TiO2全介质超材料在太赫兹波段的高反射特性,设计了一种新型太赫兹Fabry-Perot（F-P）滤波器。由于没有金属结构,新型F-P滤波器可以有效减小欧姆损耗。通过分析超材料的介电常数和磁导率,系统地研究了尺寸参数对TiO2全介质超材料反射特性的影响。仿真结果表明,Ti O2全介质超材料在2.493.08THz的反射率高于95.4%。与基于分布式Bragg反射镜的传统F-P滤波器相比较,本文设计的基于TiO2全介质超材料的F-P滤波器将空腔的厚度从1/2波长减小至1/18波长。值得注意的是,新型F-P滤波器不仅具有空腔厚度小、低欧姆损耗的特点,还可以通过改变空腔厚度来调节响应频率。