太赫兹波一般是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波,由于其具有非常低的光子能量,很强的穿透性和明显的特征吸收峰,使得太赫兹技术在材料检测、安全检查、军事和无线通信方面展现了重要的研究价值和广阔的应用前景。然而,自然界中的传统材料难以对太赫兹波产生强的电磁响应,导致太赫兹器件相对匮乏,阻碍了太赫兹技术的发展及其实用化进程。近年来迅速发展的超材料不仅可以灵活地调控电磁波,还能够对太赫兹波产生强烈的电磁响应,这为太赫兹功能器件提供了精确的设计方法和有效的实现途径。可调的狄拉克半金属因其具有超高的电子迁移率和灵活的化学掺杂可调性引起广泛的关注。本文基于金属和Dirac半金属超材料设计并研究了太赫兹吸波器和极化转化器。主要内容如下:(1)设计了两个基于双弧结构的极化转换器。其一是基于金属材料的超宽带线-圆极化转换器,该极化转换器在0.59-1.38THz范围内将线极化波转换为左旋圆极化波,相对带宽达到了80.2%。另一个是基于Dirac半金属的极化可重构太赫兹极化转化器,当Dirac半金属的费米能级为30me V时,极化转换器将入射的y极化波反射为圆极化波,当Dirac半金属的费米能级为45me V时,该极化转换器将入射的y极化波转换为与其垂直的x极化波,相对带宽都达到了67%。(2)设计了两个基于双弧结构的太赫兹吸波器。其一是基于金属材料的超宽带吸波器,该吸波器是由双弧结构层,介质层和金属反射层构成的,其中金属反射层的作用是阻止电磁波的透射,结果表明在0.59-1.31THz频带内吸波器对入射波的吸收率超过93%,相对带宽达到了76%。另一个是基于Dirac半金属的超宽带可调吸波器,该吸波器在0.73-1.46THz频带内实现超过95%的吸收率,相对带宽达到67%,通过改变Dirac半金属的费米能级,吸收频带会随之发生偏移,从而在不改变吸波器结构参数的情况下实现吸收频率在0.6-1.7THz内实现了动态可调。最后利用干涉相消和阻抗匹配理论分析了吸收机理。