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近年来，随着太赫兹技术的快速发展，太赫兹波在成像、通信、传感、安全检测等领域表现出巨大的应用潜力。然而，有效材料的缺乏极大限制了太赫兹技术向各种功能性光学器件的深入发展，阻碍了太赫兹技术的实际应用进展。石墨烯和超材料在太赫兹波段具有独特的电磁特性，成为研制太赫兹器件的理想材料，为新型太赫兹器件的发展带来了新的机遇。本文主要针对基于石墨烯和超材料的太赫兹传感器和吸波体等功能器件的特性进行了研究。 本文的主要研究内容及结论概括如下： 1.利用超材料对材料参数的电磁响应，研究了一种工字形单元结构的超材料太赫兹传感器，基于CST频域算法对其在太赫兹频段的传感特性进行研究，研究了待测样品折射率、厚度及电介质隔层厚度对超材料传感器的频率灵敏度、振幅灵敏度及品质因数的影响。研究结果表明：当待测样品厚度为40μm时，折射率频率灵敏度可达到153.17 GHz/RIU，折射率振幅灵敏度可达到41.37%/RIU；待测样品折射率一定时，厚度频率灵敏度随其厚度的增大而线性减小；随着待测样品厚度的增加，RFOM呈增大趋势，但增大幅度在逐渐减小；TFOM随待测样品厚度的增加而减小。 2.研究了一种基于双 Fano共振的石墨烯超材料可调超灵敏太赫兹传感器。建立了金圆环与石墨烯圆盘组成的模型结构，通过 CST仿真研究了待测样品的厚度和折射率对频率灵敏度和振幅灵敏度的影响。模拟结果表明频率灵敏度最高可以达到1.9082 THz/RIU，品质因数FOM可达到6.5662。同时，通过改变石墨烯的费米能级可以灵活地调节传感范围。 3.研究了基于石墨烯超材料的偏振无关可调双带吸波体。通过数值模拟，得到石墨烯费米能级为0.6eV时吸波体出现两个吸收峰，共振波长分别为6.246μm和6.837μm，并研究了不同石墨烯费米能级对应的吸收谱，详细分析了其调谐功能，吸波体的两个共振波长随着石墨烯费米能级的增大均出现蓝移现象。另外，通过分析两个共振波长处金谐振器和金底板的表面电流分布，讨论了吸波体共振吸收的物理机制。 4.研究了基于石墨烯超材料的独立可调双带完美吸波体，建立包含两种不同尺寸十字形金谐振器的交叉石墨烯带的吸波体单元模型。研究结果表明，在正入射条件下，两个共振波长处均可达到超过99%的吸收率。通过静电改变相应石墨烯层的费米能级，可以实现对每个共振吸收波长的独立调谐。在TE和TM共振条件下，当入射角小于50度时，两个共振波长处仍可获得较高的吸收率。该吸波体的提出为设计独立可调谐吸波体提供了指导作用，对以后传感应用中的频率选择探测器设计具有重要意义。