太赫兹（THz）波以其独特特性,在天文、生物医学、大气监测、能源、太赫兹通信、雷达探测等方面有着广泛的应用前景,而高性能的太赫兹功能器件是目前技术发展的主要瓶颈之一。电磁超构材料是一种由亚波长单元结构周期或非周期地排布而形成的人工复合电磁材料,为太赫兹功能器件提供了一种新的实现途径。本文主要以太赫兹超构材料为研究对象,分别设计了可控和多带的偏振转换器、宽带太赫兹吸收器以及细胞浓度检测的高灵敏度太赫兹传感器。本论文的主要研究内容和创新点可归纳如下:1.设计了一种具有强旋光性的基于手性超构材料的三频带太赫兹偏振旋转器件,可实现入射太赫兹偏振方向旋转90°。该器件利用二氧化钒（VO2）在外加光场或电场条件下能够从绝缘态变化到金属态的特性来实现偏振转换的“开”与“关”。仿真结果显示,当其被设置在“开”状态,能将入射的线性太赫兹波在三个谐振频率附近实现偏振方向旋转90°。该器件在0.253 THz、0.368 THz和0.479 THz三个频率附近的偏振转换率能够分别达到97.52%、89.03%和88.90%。2.提出了一种“树叉”结构的多带线性偏振转换器,可以在多个谐振频率内实现将入射波偏振方向旋转90°的功能。这个线性偏振转换器能在频率点1.423THz、1.758-2.088 THz以及2.178 THz等频率范围实现大于90%的线性偏振转换率,。3.提出了一个由菱形和圆形混合排列的偏振不敏感的宽带太赫兹吸收器,其工作频率覆盖目前较成熟的基于电子学方法的太赫兹辐射源对应的0.22-0.33THz的频率范围。该吸收器在频率点0.3 THz处吸收率最高达到99.93%,吸收率超过80%的频率范围可以达到0.132 THz。4.设计并提出了一种基于Fano谐振的各向异性的太赫兹生物传感器。该传感器具有两个Fano谐振谷,对谐振谷A,其传感灵敏度可以达到112 GHz/RIU;而对谐振谷B,其传感灵敏度可以达到234 GHz/RIU。仿真和实验结果表明,这个生物传感器能够较好地检测到低浓度的癌细胞。对于被120μmol/L的抗癌药物处理过的癌细胞样品,传感器的谐振谷A的灵敏度为0.84 GHz,而谐振谷B的灵敏度为6.77 GHz。对于被90μmol/L的抗癌药物处理过的癌细胞样品,传感器的谐振谷A的灵敏度为22.00 GHz,而谐振谷B的灵敏度达到51.82 GHz。结果表明,药物浓度一样时,谐振谷B的传感灵敏度明显大于谐振谷A的传感灵敏度,这说明超构材料高阶模对应的谐振谷比低阶模具有更高的灵敏度。