太赫兹波是频率介于微波和红外波段之间的电磁辐射,通常定义为频率在0.1 THz至10 THz之间的电磁波,具有安全性高、穿透性强、光谱信息丰富等特点,在通信、医学成像、爆炸物检测等领域具有独特的应用前景。然而,高效、小型化太赫兹源的欠缺是束缚目前太赫兹波技术及其相关应用的主要原因之一。太赫兹光电导天线作为一种太赫兹波源,具有尺寸小、室温运行、频谱覆盖范围宽等优点,已被广泛应用于太赫兹时域光谱仪、太赫兹成像系统等方面,但相对较低的太赫兹波输出功率和产生效率限制了太赫兹光电导天线的实际应用。基于此,本文结合电流瞬冲模型,系统研究了等离子激元光栅结构和表面减反阵列结构等亚波长金属结构对太赫兹光电导天线产生太赫兹波的增强作用,提出了提高太赫兹光电导天线产生效率的优化设计方案。主要研究内容如下:(1)从激光源、光电导天线和涉及的其它因素等方面深入分析和总结了影响太赫兹光电导天线产生效率的相关重要因素,基于传统小孔径光电导天线的电流瞬冲模型,分析了飞秒激光脉冲强度、激光脉冲宽度、基底材料载流子寿命等关键因素对太赫兹光电导天线产生太赫兹波的影响,为设计高效的太赫兹光电导天线奠定了坚实的技术基础。(2)结合亚波长金属结构特性,研究了在太赫兹光电导天线中加入亚波长金属结构后对传统电流瞬冲模型的必要修正,分析讨论了在800 nm激光作用下,等离子激元光栅结构的金属电极材料、光栅间隙宽度以及光电导天线基底材料等对太赫兹光电导天线产生太赫兹波的影响,利用有限元方法数值模拟和分析优化了光栅间隙宽度为20 nm、40 nm、60 nm、80 nm和100 nm时的等离子激元光栅结构主要参数以及针对中心波长800 nm激发光的透射率。(3)数值模拟计算了等离子激元光栅结构基底材料中的电场分布情况,分析讨论了Cr黏着层与Ti黏着层对太赫兹光电导天线产生太赫兹波的影响,进行了掩膜层结构的原理分析与结构设计,提出了适于800 nm激发光和基于GaAs基底材料的新型叉指结构光电导天线优化设计方案。(4)研究了基底材料上的不同表面微结构阵列对入射激发光的减反射作用,以及对太赫兹光电导天线产生太赫兹波的增强效果,数值计算并分析比较了方形、圆盘、六边形三种金微结构阵列和砷化镓微结构阵列的减反射效果以及在基底材料内部添加金属微结构阵列产生的局域电场增强效果。研究表明,这些亚波长微结构阵列均可以很好地减小入射激发光的反射率,或者在基底材料内部实现局域电场增强,因而有助于提升太赫兹光电导天线产生太赫兹波的效率。