超材料是一种亚波长尺寸的周期性结构人工电磁媒介,它具有许多天然材料不具备的电磁特性。近年来,超材料/超表面的研究在通信、图像处理等多个领域引起人们的极大关注。传统意义的超材料是在半导体基底上加工一层(或多层)周期性的金属单元,以此实现对电磁波振幅或相位的调控。但这种普通的超材料不能对电磁波频率进行调谐。近年来,狄拉克半金属超材料的出现为可调谐超材料研发带来了新的机遇。狄拉克半金属拥有石墨烯所具备的所有优点,并且因其是块状物,与电磁波的耦合效果更强,电磁响应就会得到增强而备受关注。本论文利用狄拉克半金属特性设计了两种不同类型太赫兹波段超材料的偏振转换器,并对两种结构的偏振转换器传输特性进行了详细的研究分析。其特点在于不改变超材料单元结构的情况下,通过改变费米能级实现了偏振转换器的频率调谐,这为高性能偏振器和偏振开关的研发奠定基础。本文的主要创新点如下:(1)设计了一种反射式太赫兹线偏振转换器。我们首先对其结构参数进行了设计,并用CST电磁仿真软件对其电磁调谐特性进行了模拟,结果表明,当中间介质厚度为22μm,狄拉克半金属厚度为0.2μm,费米能级为60meV时,在2.072THz和2.428THz两个谐振频率处,偏振转换率约为100%。在2.026-2.481THz的频率范围内偏振转换率大于0.85。该偏振转换器同时具有良好的斜入射性能,当入射角从0°变为30°时,偏振转换效率的均值仍然高于70%。当费米能级从55meV增加到70meV时,该器件可以在1.88-2.52THz范围内进行动态调谐。(2)设计了一种透射式太赫兹正交偏振转换器。我们首先对所设计结构的各种参数进行了优化设计,并利用CST电磁仿真软件对其电磁调谐特性进行了模拟,结果表明,当中间介质二氧化硅厚度为25μm,狄拉克半金属厚度为0.2μm,费米能级为200meV时,在0.9-2.5THz频率范围内正交偏振转换效率高达90%。我们还研究了费米能级对偏振转换效率的影响,随着费米能级从120meV增加到240meV,低频处的光谱发生红移,而高频处的光谱发生蓝移,该器件可以在0.7-2.6THz范围内进行动态调谐。