太赫兹频谱调控可以实现太赫兹传感、成像、无线通信等诸多应用。近年来,得益于超表面的优良性能,超表面器件可以实现一些微小物质的光谱信息检测、宽带的电磁波吸收等。然而,当前太赫兹超表面器件的研究还存在着高品质因数谐振的偏振依赖性,限制传感灵敏度的进一步提升以及超表面结构设计自由度多、难度大、设计过程耗时耗力且难以得到最优结果等问题。因此,开展太赫兹超表面的电磁波频谱调控研究,提升太赫兹频谱调控器件的性能,对于超表面的实际应用有极大的科学和技术价值。本论文对太赫兹超表面频谱调控特性进行了较为深入的研究,所做工作内容如下:首先对超表面电磁调控的基本理论知识展开深入了解,包括金属色散材料模型、Fano共振以及表面等离子体共振;其次对超表面设计和分析方法展开深入研究,包括等效阻抗法设以及传输线理论等。为接下来的工作做好准备基础。其次基于破坏超表面的对称性来提高太赫兹传感的灵敏度,会导致偏振相关性,增加检测的不确定性,提出了一种局部不对称但中心对称的超表面结构。超表面结构局部不对称可以产生高质量的Fano共振,但整体结构又是中心对称的,因而会表现出偏振无关的特性。所设计的超表面在0.1-2.5THz范围内具有三个偏振无关的透射光谱共振峰,且均表现出与环境折射率相关的高灵敏度。透射结构和偏振无关共振可以减轻测量的困难。然后基于等效阻抗理论和传输线理论,建立了超表面电磁器件的数理模型并设计了GUI界面,提出了一种数值计算方法简化超表面器件的仿真分析方法。针对典型超表面宽带吸收结构进行了仿真分析,经过比较验证,理论结果与全模仿真结果接近,且该方法极大地降低了仿真时间。然后,通过在该方法中引入遗传算法进行结构优化,从而实现了太赫兹超表面吸收器件的自动化和面向需求的逆向设计,针对0.5-4THz频率范围的宽带吸收器,开展了双层超表面吸收器的逆向设计,设计的双层超表面器件吸收率超过了90%,实现了超表面器件的全自动计算机辅助设计。