由于太赫兹电磁波具有安全性、高透射性等独特性质,在无损检查、医学成像和无线通信等领域具有巨大的研究价值和广阔的应用前景。作为目前最重要的太赫兹辐射源之一,太赫兹光电导天线因其结构简单、辐射功率高而得到广泛的关注。通过对光电导天线的深入研究,提高太赫兹辐射功率、降低激发成本是目前光电导天线实用化进程中面临的主要难点。本文结合目前光电导天线的研究现状,对影响其发射性能的电极和光电导材料展开了一定创新性的研究。本文首先系统地介绍了太赫兹电磁波的辐射特性和应用领域,并回顾了光电导天线的国内外研究现状,分析了不同孔径的光电导天线产生太赫兹电磁波的机制和理论,总结了目前光电导天线存在的主要问题,为本文课题研究的进行奠定了基础。本文主要工作和创新如下:1、提出了一种新型光电导天线电极——嵌入式叉指电极。利用基于有限元法的仿真软件建立了太赫兹光电导天线的模型研究了该电极对光电导天线瞬态光电流的影响。仿真结果表明:嵌入式叉指电极光电导天线产生的瞬态光电流峰值可达到传统线型光电导天线的5.5倍,且随着电极嵌入深度的增加,电流峰值逐渐增大。该电极的优势在于其不仅可以增强对衬底载流子的收集,同时能减少电极对入射激光的反射,增强衬底对激光的吸收。相对于其他电极,嵌入式叉指电极有着结构简单、制作难度低、增强性好的优点。同时,嵌入式电极结构有望推广到其他几何形状的电极中,为研究人员开发新型天线电极提供了有价值的参考。2、针对太赫兹光电导天线激励成本过高的问题,开发了一种新型光电导材料——低温生长的In P基Ga As/In As超晶格材料。在该材料的制备过程中,分析了影响其样貌的主要因素。该材料不仅能够通过1550nm光纤飞秒激光器激发,而且能有效提高载流子迁移率和电阻率,减少载流子寿命。因此,将该光电导材料作为光电导天线衬底,能够大幅降低光电导天线的激发成本,且能够产生较高功率的太赫兹电磁波。综上,该光电导材料有利于促进了太赫兹光电导天线的发展,加速其实用化进程。