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人工电磁超表面（Metasurface）是一种人工亚波长尺度结构,由于其具有负折射率、完美透镜和隐身等光学性质而受到广泛的关注。通过在介质层分界面上设计不同的金属结构,由于分界面处相位不连续,电磁波在其上会产生异常折射和反射,进而可以按照人们的意愿进行调控电磁波。太赫兹波在成像、传感和通信方面显示出许多有前途的应用。高性能的极化调控器件对提高无线通信系统信道容量和抗干扰能力具有重要的意义,但目前在极化转换效率、带宽、极化调制性能、隔离度、插入损耗和集成度等方面仍无法满足太赫兹应用系统的要求。基于此背景,在本论文中,我们针对太赫兹应用系统的技术开发需求,通过对人工复合超表面结构的研究,设计了反射式和宽带透射式极化转化器件。研究了超薄人工微结构与相移材料结合的电磁耦合和电磁奇异特性调控机制,利用手性超材料与相移材料二氧化钒（VO2）的结合,设计了一种太赫兹频段反射式和透射式极化调控器件,实现了动态调控电磁波的极化转化。主要研究内容包括以下方面:（1）基于手征超表面结构的反射式静态极化转化器的设计。手征超表面的改进“卍”字型单元结构在0.4THz实现对线极化和圆极化波的极化方向90°转换,极化转化率均达到0.9以上,为太赫兹高速无线通信系统、高灵敏度检测系统、新体制雷达成像系统提供了信号控制的新机制。本论文还研究了人工微结构与相移材料二氧化钒的结合,设计了动态极化转化调控器件,具有极化状态调控范围宽、极化调制深度高、极化隔离度高和设计灵活的优势。（2）利用人工电磁超表面与VO2相结合,完成了动态反射式极化调控器件和动态透射极化调控器件的设计,交叉极化调制深度达到了99.1%,通过温度控制其电导率实现动态控制极化转化的作用,所设计的结构具有极化状态调控范围宽、极化调制深度和隔离度高以及设计灵活的优势。将手征超表面微纳结构与新型相变材料相结合运用外加激励源控制器件折射率变化实现对入射太赫兹波的动态高效极化调控是本论文的创新点之一。利用对不同极化波折射率的动态控制实现极化调制和极化隔离是实现太赫兹信号传输控制的关键。（3）通过叠加多层超材料结构可以使工作频带拓宽,本文利用人工电磁超表面研究了宽带透射极化器件的极化转换特性,实现了0.18-0.32THz频率范围内,具有超过94%的透过率提高了透射型器件的偏振转换效率,拓宽带宽响应范围。