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太赫兹波以低光子能量、高穿透性、瞬态性等优点，备受世界各国科研人员的青睐。推动THz技术的发展，不仅需要解决稳定可靠的THz源、高灵敏度的探测器，还需要提供高性能的THz功能器件。石墨烯凭借其在太赫兹频段特殊的光电特性，成为改善太赫兹光电器件性能的理想材料。已有许多基于石墨烯的THz器件得到验证，调制器是其中之一。石墨烯室温下的高电子迁移率能有效提高调制器的调制速率，但单层石墨烯对THz波的吸收有限，制约调制器的调制深度，超材料恰好能弥补这一不足。本文结合石墨烯、超材料在THz波段的优良特性，设计了基于石墨烯超材料的THz调制器。 本文的主要创新点如下： 1.研究了基于石墨烯超材料双控太赫兹调制器，并研究了其在太赫兹频段内两个频率处的反射特性。该调制器由开口环谐振器及其底部的“三明治”结构组成，“三明治结构”从上到下依次为石墨烯层、聚酰亚胺层和金层，其中开口谐振器的开口处填充硅。该结构可以通过电、光两种方式调制，即分别对调制器中的石墨烯施加低电压，对硅施加弱光照。结果表明：反射谱在频率0.806THz、1.869THz出现两个共振反射谷，在满足低激励的条件下，增强两种激励均能改变共振反射谷的反射强度。两个共振处的反射调制方向表现出先反向、后同向的特点，其临界点对应的石墨烯费米能级和硅电导率分别为13.489 meV、970.54S/m。文章对同时施加两种激励的情况进行了详细研究，结果表明：同时施加两种激励的调制特性并非单独施加激励的数值叠加，电、光两种调制方式相互独立。在调制过程中，调制器出现的最大调制深度为99.74%。 2.研究了基于石墨烯的超透射THz调制器，该调制器由非闭合金属孔、石墨烯层、二氧化硅及硅基底组成。调制器利用周期分布的亚波长非闭合金属小孔的超透射现象，增大了透射调制深度。研究了石墨烯费米能级对透射峰的调控作用，结果表明：当入射波电场垂直于金属孔开口时，调制器的透射光谱在0.3888THz出现共振峰，费米能级从0.2meV增大到50meV时，透射峰值减弱，调制深度达到94.91%。当入射波电场平行于金属孔开口时，透射谱在0.2238THz出现共振峰，增大费米能级，透射峰减弱，调制深度达到88.93%。另外，该调制器的调制速率可达2.4GHz。