超材料是一类由人工设计的具有亚波长结构的呈周期性排列的人工复合材料,具有许多自然界中已存在的材料所没有的独特性质,引起了研究人员的广泛研究兴趣。本文重点关注超材料传感器以及基于超材料的类电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)效应,(1)首次提出了一种基于全电介质超材料的可以同时测量折射率和温度的新型传感器。该传感器结构是由熔融石英衬底顶部的硅纳米块阵列构成的,仿真得到了电谐振和磁谐振两个透射波谷,并被作为双参数传感的特征峰,两者对折射率的灵敏度分别为243.44nm/RIU和159.43nm/RIU,其中RIU代表折射率单位(the Unit of Refractive Index),而对温度的灵敏度分别为50.47pm/℃和75.20pm/℃。进一步地对超表面结构进行了改进,提高了折射率灵敏度,减少了温度灵敏度,增强了传感器的抗干扰能力。(2)本文分别设计了具有相同“眼镜”形状的铝制超材料和硅基超材料来实现类EIT。通过超材料的光谱特性、电磁场特性以及在传感和慢光应用方面的性能等方面来分析比较具有相同结构的金属超材料和全介质超材料之间的异同点。本文设计的铝超材料和硅超材料的Q因子(中心频率与半高全宽的比值)分别为10.06和412.6。由于本文在设计结构时对结构的优化,它们的灵敏度高于其他文献中相同波段的大多数对应物,分别为1642.97 nm/RIU和433.05 nm/RIU,而且也具有不错的慢光效应。本文设计的超材料具有优异的性能,这也是首次详细比较由电介质和金属制成的具有相似结构的EIT超材料,对未来进一步研究EIT超材料具有一定的指导意义。(3)传统的类电磁诱导透明超材料明模与暗模之间都是通过近场耦合发生联系,本文另辟蹊径,利用金属材料在太赫兹波段具有较高电导率这一特性,将明模与暗模彼此连接设计成一个整体,明模通过表面传导电流激发暗模产生了类EIT。本文不仅进行了仿真分析,也利用激光直写技术和湿法腐蚀工艺加工出超材料实物结构,并用太赫兹时域光谱系统进行了测试,实验结果与仿真十分吻合,验证了传导型类EIT金属超材料的可行性。本文结构通过表面电流传导耦合的方式可以为以后的超材料类EIT研究提供新的思路。此外,本文在柔性薄膜上的加工工艺也为柔性器件的研发提供参考。