非辐射电磁源最早是在量子力学和天体物理学中被提出来的,然而由于缺乏合适的研究体系,在很长一段时间内它在光子学领域并没有得到太多的关注。随着近二十年来超构光子学的快速发展,超材料和超表面表现出对电磁波强大的调控能力,同时得益于相关理论的提出,人们逐渐发现具有非辐射特性的光学模式在捕获入射光、增强局域电场强度、调控远场散射以及调控微纳米尺度的非线性效应等方面具有非常大的潜力。超表面,特别是具有增强光与物质相互作用的共振超表面,成为研究这些具有奇异特性的光学模式的理想平台。共振超表面中的非辐射光学模式已被广泛用于研究激光、传感、以及非线性增强等应用。本论文研究了共振超表面中两类主要的非辐射光学模式:Anapole模式和连续域束缚态（Bound states in the continuum,BICs）,对其产生机理、主动和被动式调控手段、以及其在太赫兹调制器和光电探测器中的应用进行了理论研究和实验探索。主要研究内容如下:1.设计并制备了一种可调控的主动式Anapole超表面。当垂直入射的平面波具有沿开口环间隙方向偏振的电场分量时,镜像对称的双开口谐振环结构上的环形表面电流以及开口间隙处的振荡电荷分别诱导出方向相反的环形偶极矩和电偶极矩,这两者相互干涉最终产生具有抑制的远场辐射以及增强的局域电场特性的Anapole模式。通过使用额外的光学泵浦光束照射结构中位于开口间隙下方不同数量的硅贴片,改变硅的光电导率,控制单元结构中左右开口环的短路情况,从而改变整体结构的电荷-电流分布,最终在实验上证实了从非辐射Anapole模式到辐射电偶极子模式或者Fano共振的动态转换。进一步地,探究了所提出的主动式可调控Anapole超表面在太赫兹调制器中的应用,在554 ps的超短调控时间内获得了201%的高消光光谱调制深度以及具有两个数量级的近场强度变化。2.在理论上提出了一种辐射品质因子（Radiative quality factor,Qr）在动量空间中具有可调控衰减特性的“暗”BIC,并在太赫兹频段进行了实验验证。通过引入周期扰动,超表面的布里渊区发生折叠,使得原本处在动量空间中的X点且位于光锥下方的模式均被折叠到新的布里渊区的Γ点,从而变成“暗”BIC或者是导模共振（Guided resonance,GR）。与一般的BIC不同的是,“暗”BIC的Qr在动量空间中的衰减特性是可调的,并在扰动趋于零时,其Qr在整个动量空间中都趋于无穷大。通过改变周期扰动的类型,“暗”BIC可以和GR互换,这是源于超表面所支持的本征模式的场分布关于不同的结构高对称点表现出不同的C2（面内旋转180°）对称性。实验制备的全介质太赫兹超表面样品的角分辨透射谱清楚地证实了“暗”BIC以及其Qr在动量空间中的可调衰减特性。在实验中所测得的最大Q值为258。进一步地,利用可见光泵浦超表面,实现了对其所支持的共振模式辐射特性的动态调控。3.在理论上提出了一种基于准BIC和GR的超表面热电子光电探测器。通过改变电磁波的入射角度以调控准BIC的辐射损耗,使得其与结构的非辐射损耗相等达到临界耦合条件,实现了完美吸收。同时Ag光栅与顶部的Ti O2形成的三维肖特基势垒有效地增强了热电子的产生和注入过程,最终在理论上得到9.12 m A/W的高光响应度。由于BIC的远场拓扑特性,所提出的基于准BIC的完美吸收对结构参数的变化具有鲁棒性。进一步地,通过改变光栅之间的间距引入周期扰动,将原本位于光锥下方的导模折叠至光锥里面变成GR,得到了Q值为475的超窄带热电子光电探测器。最后,通过打破超表面光栅的C2对称性,在仿真中实现了基于准BIC和GR的三频带热电子光电探测。