超材料为电磁波的调控和新型功能器件的开发提供了新平台。偏振作为电磁波的重要特性,在成像显示通信存储等丰富领域具有广泛应用,是电磁调控的重要对象。此外,主动调控超材料能够完成电磁波的实时动态控制,实现更广泛的功能和实际应用,吸引了大量研究。本论文采用超材料设计并结合相变材料VO2,研究了电磁波偏振调控以及主动频谱调控功能器件,主要内容包括:第一,通过一种理想透射线偏振转换的实现方式——对称激励下具备简并互补的定向理想电导面和磁导面性质,实现了超薄透射线偏振转换器和高效宽带透射线偏振转换器。此外,考虑对称激励下,采用物理图像直观的电磁波散射分析和等效电路模型很好地描述了两种结构的偏振转换特性。第二,利用多次反射干涉设计了一种高效宽带宽入射角半波片。通过对介质/线栅/介质/金属面结构中的多次反射干涉偏振转换分析和传输矩阵计算得出实现高效宽带半波片的条件,得到了电磁仿真的验证。实验测得制备样品实现了6.4～12.5 GHz内高效线偏振转换和大于20 dB的出射偏振消光比。此外器件还具有很好的斜入射性能,在45°斜入射下仍可作为宽带连续可调偏振旋转器。最后,利用本征模式和传输矩阵法分析了器件斜入射偏振转换。该器件结构简单、无谐振金属结构,可应用到金属损耗大的THz频段。第三,利用VO2混合超材料实现了宽带大调制深度的电控太赫兹波调制器。实验测得在0.3～1.0 THz带宽范围内太赫兹调制深度大于87%。通过对比温控和电控调制中THz波透射系数与温度和电功率的变化,以及结合热平衡模型,得出实现主动调控中电驱动VO2相变的作用机制为焦耳热效应。最后,进行了连续THz波动态调制实验,对器件的调控性能进行了讨论。第四,研究了局部集成VO2的可重构超材料的热、电、光激励频谱调控。该超材料由周期单元为VO2块连接的两个金属结构组成,通过VO2的绝缘-金属相变控制金属结构的电导耦合使发生谐振模式转变,实现超材料的频谱可重构和THz波调控功能。对超材料进行了变温热激励、变电流电激励和不同温度下变功率飞秒光激励三种方式的调控实验,得到不同方式的调控条件,解释了频谱转变过程。此外,还通过光泵浦-THz探测变时延实验,测量分析了光激励调控的动态响应过程。该可重构主动超材料实验说明了 V02的相变及其大幅电导率变化的特性在太赫兹可重构器件设计中的重要应用价值。