以太赫兹波为通信载体的新一代通信系统以其高速、宽带、大容量、抗干扰等优点而备受国内外重视，是短距离无线通信技术发展的必然趋势。然而，作为一段全新的电磁波谱，太赫兹波段的功能材料和器件十分缺乏，其中作为太赫兹通信系统核心器件的调制器件，存在调制速率低，带宽窄，调制深度小等不足，成为继波源和探测技术之后，太赫兹通信系统最亟待解决的关键技术。本论文正是在这个研究背景和技术牵引下，通过人工电磁结构和电子功能材料的综合研究，探索太赫兹调制理论和技术，实现太赫兹波的高速宽带调制功能器件。首先研究了基于一维光子晶体的太赫兹调制器。提出将光子晶体与相变材料相结合实现太赫兹波调制的思想。设计并研制了三种不同的光子晶体，测试表明它们在太赫兹频段都存在多个宽频光子禁带。成功制备高质量VO₂相变薄膜，研究了VO₂薄膜多太赫兹波的响应特性。将VO₂作为缺陷引入光子晶体结构，在光子禁带中出现缺陷态，处于缺陷态的电磁波可以在光子晶体传播。通过外场触发VO₂的绝缘体-金属相变，使得光子晶体禁带中的缺陷态会发生平移。根据这个现象，可以实现太赫兹波传输的外场调控。其次，研究了石墨烯在太赫兹波调控方面的应用。采用CVD技术制备并在不同基片上成功转移大面积石墨烯薄膜。以低阻Si/SiO₂为衬底制作了石墨烯场效应晶体管器件。通过外加偏压调控石墨烯载流子浓度，实现了太赫兹波反射强度的控制，获得15%的调制幅度。因此，石墨烯可以制作成电压控制的太赫兹调制器。最后，探索了光控发石墨烯薄膜实现太赫兹波调制的理论和方法。研究发现以高阻硅片为衬底的石墨烯，在飞秒激光作用下，太赫兹波透射强度会大幅度下降，而且随着激光功率的增大，太赫兹波的透射下降、反射下降而吸收则大幅度上升。利用此现象制作了激光控制的太赫兹波调制器。搭建了基于自由空间传输的太赫兹调制信号测试系统。测试表明，我们制备的宽频（3THz以上）太赫兹调制器，其调制频率已达到了300KHz，调制幅度接近于90%。综上所述，我们探索了光子晶体、相变薄膜以及石墨烯薄膜在太赫兹波调制方面的应用，获得了电、热、光控调制技术方案，获得了实用化太赫兹调制器件，为太赫兹波无线通信技术的发展提供了重要的理论和器件基础。