超材料是由人工合成的特殊结构单元组成,它的尺寸通常在波长或者亚波长范围。当入射光和结构单元发生耦合时,表面的自由电子在电磁波的周期性驱动下可以产生表面等离激元。通过人为设计的特定微纳结构实现对光传播的特殊调控,在信息传输,光集成,光学传感等方面应用良好。实现超材料的结构单元种类众多,如金属、金属和电介质材料、石墨烯、狄拉克半金属以及透明氧化物等。其中,等离激元诱导透明现象指的是在透明窗口处形成较窄的透射峰,进一步实现透射光谱振幅、相位、共振峰等特性的动态调节。在光传感、滤波器和慢光器件中有很好的应用。本文以有限元法为基础,基于石墨烯、狄拉克半金属以及增益介质等材料构建超材料结构,实现对光谱的动态调控,研究成果如下:1.提出了由非对称双L型石墨烯条带组成的超材料结构可在太赫兹频段内实现等离激元诱导透明。该结构由两个大小不一,非对称排列的L型石墨烯条带组成。由于两个谐振器之间的弱杂化耦合作用,在吸收光谱出现透明窗口。并且该窗口可以通过调节费米能和石墨烯迁移率进行动态调制。此外,对反射光谱和吸收光谱也进行了具体的分析,其吸收率接近0.5。在传感性能方面,以有效媒质理论为基础,透明窗口的灵敏度与周围介质的折射率呈线性关系。在色散性能方面,该结构的群折射率指数可达1125,展现了良好的慢光性能。2.设计了周期性排列的石墨烯超材料在太赫兹频段利用不同载流子迁移率实现可调谐的PIT效应。该结构包括一对石墨烯条带和一个谐振环（SRR）。透明窗口的形成归因于两个谐振器之间的近场耦合。采用谐振子模型对不同迁移率下的透射光谱进行了数值拟合,进一步验证了结果的准确性和可靠性。通过载流子迁移率可以实现PIT透明窗口的开关调制。随着载流子迁移率的增大,PIT透明窗口变得更加明显。相应地,等离激元诱导吸收（PIA）也可以同步实现,且其吸收速率高达0.5。此外,群延迟随着迁移率增大而增强,延迟时间可达1.57 ps。3.研究了石墨烯超材料的可调谐和增强的光学性能,该材料由π型谐振器和空心矩形谐振器组成。单元结构周期性地排列在介质基底上。由于π型和空心矩型谐振器之间的干涉相消,可以在光谱上产生明显的PIT窗口,并且可以通过极化角调节谐振频率和透明窗口的数量。将增益介质引入到该超材料结构中,可以很大程度上补偿系统的固有损耗。使得共振强度被数量级放大,以实现低阈值的受激辐射。此外,通过调整极化角度可以调节峰值的共振强度,实现了可调谐的双波长纳米激光现象。4.以狄拉克半金属超材料为结构单元,对PIT的动态调制进行了详细的研究。该结构单元由一个竖直条带和一个开口环谐振器组成,且周期性地排列在Si O₂介质基底上。通过观察透射光谱和相应的电场分布,两个亮模式谐振器之间的近场耦合,导致了透明窗口的出现。并且该窗口可以通过费米能进行非接触式灵活调控,随着费米能的增大PIT窗口显示出明显的蓝移。本项工作首次提出了通过改变极化角度实现光开关的调制。通过对相位和群延迟的计算,分析了该结构的慢光特性。验证了PIT透明窗口可通过几何参数进行调控。并且考虑了不同基底下结构的传感性能。