太赫兹(THz)波的探测及其成像应用是THz技术发展的重要领域。THz探测器是诸多THz应用系统的关键器件之一。基于量子阱内子带间跃迁而实现THz探测的THz量子阱探测器(QWP),具有高速、体积小、易集成等优点,非常适合构建THz探测焦平面阵列,对实现高速THz实时成像具有重要意义。由于子带间跃迁选择定则的限制,THz QWP对垂直入射到器件表面的电磁辐射没有响应,因而需要在器件表面制作光耦合器如光栅等。本论文的主要工作围绕金属光栅耦合THz QWP的器件模拟、设计、表征及优化展开,相关的研究结果及创新点如下:　　 1.根据一维金属光栅THz QWP的结构特征,采用模式方法模拟得到了器件中的电磁场分布情况,分析了光栅参数及器件结构对光耦合效率的影响,并基于此提出了器件设计的优化方案。我们计算了器件有源区中电场的平均强度,作为表征光栅光耦合性能的依据,以此研究了光栅参数对光耦合效率的影响。结果表明,当光栅周期与入射光在器件材料中的波长相等时,光耦合效率最大;衬底无限厚时,最优的光栅占空比为50％;光栅厚度对耦合效率影响较弱,一般GaAs工艺中,金属厚度生长不超过1μm,在这个范围内,不同光栅厚度造成的差异最大约为1%。我们还研究了有限厚度衬底时,器件光电流谱中的振荡特性。振荡来源于电磁波在器件中z方向的法布里.珀罗(FP)振荡,入射光经光栅衍射后在器件中传播,被衬底反射回来遇到光栅会发生再次的衍射,多次反射和衍射使各级衍射模间发生相互作用并相互转化,从而形成截止频率两侧不同的振荡形式。这一现象与实验基本吻合。　　 2.基于理论模拟结果,从实验上设计并优化了一维金属光栅耦合THz QWP,大幅度提升了器件的峰值响应率,对高性能THz QWP阵列的研制及THz成像应用具有重要意义。根据经典衍射方程设计了一组一维金属光栅耦合THz QWP,采用傅里叶变换远红外光谱仪表征了这组器件的光电流响应谱,并基于光谱数据,采用校准的黑体辐射源标定了器件的峰值响应率。光栅器件的光谱与传统45°端面入射器件的光谱类似,峰值响应率也达到了THz QWP的一般水平,说明根据光栅方程设计的光栅可以有效的进行光耦合,并实现较好的器件性能。根据模式方法的模拟结果,我们设计了一组器件结构相同、光栅周期不同的THz QWP,并表征了光电流谱和峰值响应率。结果表明,设计光栅的周期使光栅的截止频率与器件峰值响应频率相当,此时光耦合效率最大,器件性能最高,峰值响应率提升幅度接近2倍,从而实现了光栅设计的优化。　　 3.采用多层结构中电磁场传播的传输矩阵方法,研究了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚碳酸酯(PC)组成的一维光子晶体对THz波的反射特性。结果表明这种结构可作为亚太赫兹频段的反射器,用来维持THz室内无线通信链路的稳定性。光子晶体在光子带隙内对电磁波具有很大的反射率。　　 由于PVDF材料特殊的介电函数特性,其与PC组成的一维光子晶体可以在100 GHz以下亚THz频段可以形成较大的光子带隙,对不同角度的入射波都具有较大的反射带宽,但随着频率升高,反射性能下降。此外,我们还模拟了掺杂半导体/介电材料组成的一维光子晶体对THz波的透射率,发现了由于FP共振引起的透射增强,这一现象与金属/介电材料组成的一维光子晶体情况类似。