太赫兹通常是指频率在0.1-10 THz的电磁波。太赫兹光谱技术是研究各种材料在太赫兹波段的特性的常用手段,有着不可替代的作用,技术的核心是太赫兹时域光谱系统。光电导天线是太赫兹时域光谱系统中常用的发射源,其工作性能在一定程度上决定了系统的实际使用性能。目前,光电导天线的性能仍然存在一些不足之处,产生的太赫兹波的功率和效率仍然较低,因此如何提高光电导天线的性能是近十几年的热门研究之一。超材料的兴起为研究者们提供了新的研究方法和思路--利用超材料的奇异电磁响应特性,有望提高光电导天线的各项性能指标。现有的相关实验研究均是采用金属超材料结构来改善光电导天线的性能,但是金属材料存在欧姆损耗,且不能实现全相位调制,故作者提出了一种方法,将介质超材料结构与光电导发射天线结合,该方法可以实现天线节对泵浦光的高吸收,使得泵浦激光对半导体衬底的激发电场束缚在纳米结构与衬底的交界面附近,可提高在半导体衬底表面运动的载流子的比例以及促进更多的载流子顺利渡跃到天线电极上,提高光电导发射天线的量子效率,该设计不仅能实现对辐射太赫兹波的增强,而且对天线节有限的面积进行了充分的设计利用。研究过程中,使用电磁场模拟软件CST对纳米柱阵列的单元结构进行数值模拟与电场分析,使得结构在800 nm波长处有明显的减反效果且可将激发电场局域在衬底表面,将纳米结构布设在光电导天线阳极内侧的天线节上;单元结构设计完成后,利用微纳米加工技术对样品进行工艺加工;之后设计搭建了反射率测量系统,用于测量样品针对800 nm泵浦波长的反射率,实验结果表明该样品在目标波长附近具有明显的减反作用,与电磁模拟结果吻合;最后利用太赫兹时域光谱系统对天线辐射太赫兹波的幅值进行测量,得到样品和参考样品的时域和频域信号,分析实验结果得出纳米结构的存在对天线性能的提升是有作用的,太赫兹时域电场幅值最大提高了1.34倍,在频率0.91 THz处太赫兹辐射功率增强了1.35倍,且拓宽了频谱范围。作者将介质超材料和光电导天线两个当下的研究热点相结合,为光电导天线的发展提供了新思路新方法,对太赫兹技术的发展和应用具有重要的意义。