太赫兹波由于其独特的物理特性而受到人们的关注。近十年来,太赫兹技术已经被广泛应用于高速通信、生物医学、国防安检、雷达成像、科学研究等领域。电磁波的偏振电场携带有幅值和相位等有价值的信息,在许多应用技术领域都扮演着重要的角色。高性能的偏振功能器件对于太赫兹技术的应用有着非常重要的价值。然而,由于自然材料缺乏在太赫兹频段的高双折射,太赫兹偏振功能器件的发展受到了阻碍。超材料的出现弥补了自然材料在太赫兹频段的不足,但是现有的超材料偏振功能器件仍然存在一些问题,如透射效率低和功能单一。为了解决这两个问题,本论文分别设计了基于全介质超材料的器件来实现太赫兹偏振转化的高透射效率与多功能性,并且利用数值仿真与实验测量相结合的方法,深入研究了其偏振转化特性与工作原理。本文的主要研究内容包括:1.针对现有透射式金属超材料偏振器件的透射效率问题,利用全介质各向异性超材料实现太赫兹偏振转化来规避金属超材料带来的欧姆损耗,从而提升超材料器件的透射效率。在此基础上,设计了一种基于单层椭圆孔阵列结构的太赫兹四分之一波片。通过在硅基底表面刻蚀周期性的椭圆孔阵列来构造等效双折射特性,实现了太赫兹四分之一波片的功能,且具有较高的透射效率。为了获得更高的透射效率,又设计了一种基于椭圆柱阵列和抗反射层的双层结构太赫兹半波片。该器件包含两个功能层:一层为波片层,采用椭圆柱阵列构造等效双折射来实现太赫兹半波片功能;另一层则为抗反射层,利用方形柱阵列减少反射,提升器件整体透射效率。研究结果表明,这种双层结构确实比单层结构具有更高的透射效率。2.针对现有无源超材料偏振器件的功能单一问题,基于复合单元概念并利用复合单元中子单元的相互干涉,提升超材料单元的设计自由度,实现单器件的多功能化。在此基础上,设计了一种基于单层复合单元超材料的太赫兹双功能波片,其超材料单元由两个介质柱构成。通过设计双柱的干涉叠加,该超材料器件能够实现四分之一波片和半波片两种功能。为了进一步将功能拓展,又设计了一种基于双层复合单元超材料的太赫兹四功能波片。通过两个单层复合单元超材料的组合,超材料器件整体获得了更高的设计自由度,最终实现了四种偏振转化功能。