石墨烯拥有高电子迁移率、低电阻率等诸多优点,是一种新型的、可以通过电压来调控电导率的二维半导体材料。石墨烯的出现为可调极化器设计提供了一个有效的解决手段。本文针对石墨烯与金属结合的太赫兹超结构,提出了三款反射型和一款透射型的极化器设计,并利用场流分布、等效电路和电磁谐振等方法分析了相关的物理机理。主要内容如下:1.基于单层石墨烯和金属超结构,设计了两款反射型的可调极化器。(1)第一款为“C”形金属环+石墨烯带可调极化器。该极化器利用带状石墨烯调节“C”形金属环的表面电流,改变反射波两垂直分量的谐振特性,从而实现极化转换状态的可调。其中,在石墨烯化学势为0 eV下,频段0.45-1 THz内将入射的电磁波转化为圆极化反射波,相对带宽为75.9%;在化学势为leV下,频段0.57-1 THz内将入射波转化为交叉线极化反射波,相对带宽约54.8%。(2)第二款为“双扇形”金属+“单扇形”石墨烯形式的可调极化器。当石墨烯化学势分别为0 eV和1 eV时,该极化器分别实现0.63-1.33 THz的交叉极化转换和0.58-1.31 THz的线-圆极化转换功能。2.基于双层石墨烯和金属超结构,设计了一款反射型的金属线栅可调极化器。该极化器主要由三部分构成,上部为不等间距的金属线栅结构,主要起着调控y方向反射分量电场的作用。中部为等间距的两层石墨烯片,主要调控x方向反射电场分量,而底部则为全反射地板。该极化器具有明显的极化转换状态调控效果:当化学势为0eV下、在0.92-1.47THz时实现了交叉极化转换的功能,相对带宽达46%。随着石墨烯化学势从0 eV逐渐调节至1 eV,该极化器的线-圆极化转换工作频率在0.55-1.26 THz频段内动态调节,可调相对带宽达78.5%。3.基于双层石墨烯和金属超结构,设计了一款透射型的石墨烯可调极化器。该款透射型可调极化器工作在0.37-1.24 THz。通过改变石墨烯的化学势,可灵活地进行调节该极化器的磁谐振现象,从而得到不同的轴比谐振点。同时,通过极化器的设计演变过程分析了该极化器的设计机理。