近几十年来,太赫兹（THz）科学和技术飞快发展,太赫兹源,太赫兹探测器和太赫兹光谱系统等太赫兹技术不断发展进步,人工电磁超材料（Metamaterials）的出现促进了太赫兹波段各种功能器件的发展,其在非线性方面的应用也逐渐受到广泛关注。本论文工作围绕研究太赫兹波段超材料器件的非线性调控效应展开研究,具体内容如下:一、设计和自主搭建透射式强场太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）,该系统基于光整流效应,利用飞秒激光泵浦非线性晶体LiNbO3辐射强太赫兹电场,并基于电光取样相干探测方法用晶体ZnTe探测太赫兹波形。系统性能:样品位置为太赫兹聚焦点,光斑直径约3 mm,太赫兹电场大于100 kV/cm,样品位置的太赫兹电场强度、太赫兹波的偏振方向都可以通过一对THz偏振片进行调节。二、研究了基于二氧化钒（VO2）材料的THz超材料器件的非线性调控效应。使用微纳加工技术在Al2O3基片上制备周期排列的太赫兹超材料器件,单元结构为金属开口谐振方环和集成在开口环处的VO2结构。使用透射式强场太赫兹时域光谱系统,研究探测该器件在不同强度的入射THz电场激励下的非线性调控过程。同时也研究探测了在温度和飞秒激光等不同激励在该器件的调控过程,并和强THz电场的结果对比。最终结果显示强太赫兹电场、温度以及飞秒激光等方法都可以实现对该器件的主动调控。三、研究了基于六氮五铌（Nb5N6）薄膜材料的太赫兹器件的调控效应。首先使用微纳加工技术在高阻硅基片上生长Nb5N6薄膜,并在薄膜上制备周期排列的太赫兹超材料器件,单元结构为几何结构互补的金属圆环和圆环孔结构,并使用透射式强场太赫兹时域光谱系统探测在加强太赫兹电场和飞秒激光两种不同激励状态下两种样品的太赫兹透射调控效果。最终结果显示:功率为几十mW的飞秒激光就可以明显调控基于Nb5N6材料样品的太赫兹传输特性,即飞秒激光作用可能改变了 Nb5N6材料的导电性,而100 kV/cm左右的强太赫兹电场则不能对该器件进行明显调控。