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近些年来，随着半导体微电子技术、超快激光技术以及非线性光学频率变换技术的飞速发展，与THz辐射和THz波导相关的THz波技术逐渐成为国际研究的热点。作为THz研究领域的关键性问题，研制出高能量、高效率且能在室温下稳定运转、带宽可调的THz辐射源，和低损耗、宽频带、长距离传输的THz波导一直是各国科学家们热衷于研究的重点。石墨烯作为一种新型的材料具有很多其他新型材料无法比拟的特性，它的等离子体震荡、可外部控制的电导率以及可调谐的禁带宽度等特性都与THz技术息息相关。由于本身电子和空穴无间隙的线性能级结构，使得石墨烯具有诸如在THz频段拥有很好的负电导率，以及具有可作为THz源产生和放大的材料的电学与光学特性。石墨烯产生THz波的原理和方法与现有的光学以及电学方法有所不同，可以用它来制作相对稳定和高功率的THz源。同时，通过合理的设计波导结构和尺寸，我们还可以制作出低损耗、宽频带的THz波导器件。本论文主要对石墨烯产生THz波的理论进行分析和计算，同时设计了一种掺石墨烯材料的THz波导器件，并对其性能参数进行了分析计算。现将本论文的主要内容和创新点归纳如下：1.总结了THz的光子学与电子学的产生方法，技术应用和发展现状。全面介绍了石墨烯的制作方法以及其能带结构和电子特性。2.重点分析了外延生长石墨烯基础理论与产生THz的理论。讨论了石墨烯光生载流子复合机制，利用石墨烯产生THz的模型与方法，石墨烯负电导率与THz波的产生关系，得出了高能、宽频THz输出必需的负电导率区域特点。3.对石墨烯负电导率的理论进行了分析。得出有效温度、载流子浓度、声子散射时间以及复合时间对石墨烯电导率的影响关系。随着泵浦强度的增加，石墨烯在THz波段表现出很强的带间跃迁效应，对电导率负部贡献较大。材料有效温度的增加使电导率负值向负值移动，且负值部分曲线更加平滑、频率范围更宽。计算分析得到最低达-5×10-5S/m的频率大于2THz的负电导率区间。4.设计了一种新型低损耗双石墨烯层的THz波导结构，通过利用有限元法（FEM）对波导LP01和LP11传输模式进行了模拟分析，得到了高质量传输时波导内外半径临界值。计算得到了基模（LP01）传输频率大于2THz时损耗为α≈0.55dB/m，为长距离、宽频带THz波导的研制提供了理论基础。