太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz,波长为0.03mm到3mm范围内的电磁波。在微波、红外、可见光等技术广泛应用的情况下,太赫兹技术发展滞后的主要原因是缺乏切实可行的信号产生方法和检测手段。太赫兹技术的潜在应用涉及广泛,包括宽带通信、大气遥感、深空探测、医学成像、无损检测、安全检查等。在这些太赫兹应用系统中,太赫兹的检测是最重要的技术之一。肖特基二极管技术为常温下太赫兹的检测提供了有效的解决方案。它具有极低的寄生电容和级联电阻,可用于该频段的倍频器、混频器和检波器当中。相比于Galey Cell和热辐射测定器(Bolometer),基于肖特基二极管的直接检波技术具有低噪声、快反应率和常温使用的特点。最初的肖特基采用了须触式结构,直到上世纪80年代末期,平面结构的肖特基二极管问世,它采用了金属阳极引线代替传统的须触连接。与须触式结构相比,平面结构的二极管接触机制形成稳定,金属阳极引线坚固,可进行大规模重复制造。为了使自由空间的太赫兹信号耦合到肖特基二极管上,目前主要的耦合方式为波导和介质透镜。前者通过波导基模传输到微带电路上并耦合到二极管,后者通过介质透镜聚束到平面天线上并耦合到二极管,也被称为准光结构。波导耦合的检波器由于受到波导截止频率的限制,工作带宽有限；而准光结构的检波器没有频率的限制,可以工作到二极管的截止频率。基于准光检波器的带宽优势,我们开展了深入、系统的研究。首先,从高斯基本理论出发,研究了准光系统中电磁波束的传播特点,并通过双通道准光网络系统进行了实验验证。然后,基于英国卢瑟福阿普尔顿实验室(Rutherford Appleton Laboratory)研制的平面肖特基二极管,研究了它在太赫兹频段的检波特性,包括带宽特性、反应率特性和噪声特性。分析了偏置电流对检波灵敏度的影响,设计了具有高灵敏度的偏置电路；为了获得宽频带的检波特性,我们设计了超宽带平面蝶形天线；为了提高检波器灵敏度,我们采用了介质硅透镜来聚焦电磁波束。通过在透镜焦平面上集成平面蝶形天线,天线系统的增益可达20dB以上。为了研究集成天线系统的辐射特性,文中采用了一种综合算法。它根据HFSS软件计算平面天线的辐射特性；通过射线追踪法推导介质透镜内表面的电场分布；物理光学法计算透镜外表面的电流分布和远场的重构,该算法可以对任意平面天线集成的透镜系统进行仿真和优化。接下来,我们对设计的准光检波器展开了实验研究。我们采用了不同的实验手段,分别对检波器的噪声特性,灵敏度特性和反应速度进行了研究。通过检波器的噪声实验,我们研究了偏置电流对二极管闪烁噪声的影响；通过检波器的频谱反应率实验,分析了检波器的灵敏度特性,并与其它类型检波器进行了性能对比；为了测试检波器反应速度,我们搭建了基于光混频技术的太赫兹传输平台,实现了太赫兹信号的产生、调制和检波。最后,基于准光检波器的结构特点和焦平面的成像特性,我们研究了多通道的检波器阵列。设计了1×8的蝶形天线阵列,研究了单元间的耦合与阵列的排列方式。通过实验验证,分析了太赫兹焦平面成像的特点,提出了太赫兹焦平面成像所遇到的问题和解决方案。本论文的研究工作是在北京邮电大学“电磁场理论与应用”国际开放实验室,以及英国卢瑟福阿普尔顿实验室完成的。通过联合培养的方式进行技术交流与合作,有助与快速缩短我国太赫兹技术与国际领先水平的差距,提高基础技术水平和创新能力。