目前人们已经实现了很高的调制深度，但是缺少对如何实现调制深度可调的研究，不利于实现波整形。利用石墨烯的电调谐性以及石墨烯超材料的表面等离激元（SPP）共振特性，设计了一种能够在某一频率实现调制深度可调的调制器，且调制深度为极大值，便于取样及检测，并运用谐振子模型对透射规律进行了理论分析。基于三维电磁场仿真软件时域求解器仿真，得到了对应频率为11.85 THz的一系列的调制深度，其中最大调制深度可达到96%以上。这一系列的调制深度可以通过电压调节石墨烯的费米能级来进行调制转换，将极大地促进调制器在波整形中的应用，如生成正弦波、三角波及方波等。此外，这种结构可以实现类电磁感应透明（EIT）现象，不仅能够实现透射峰的频移和展宽，而且可以使展宽前后的中心频率保持一致。

基于腔相位匹配的方法，研究了GaAs微片状晶体构成的光学微腔光参量振荡产生太赫兹波的条件与参数设计。计算了腔相位匹配下GaAs晶体的最优化腔长，通过调节GaAs晶体的温度研究了太赫兹波的输出情况，模拟了不同波长下最低的能量阈值。结果表明，在完全相位匹配很难实现的情况下，采用腔相位匹配能很容易地实现大范围的太赫兹波调谐输出。结果为小型化光学太赫兹源的实验与理论研究提供了参考。

采用中红外CO2 激光差频产生太赫兹波是提高转换效率和输出功率的一种有效方法。根据差频过程中的三波互作用对AgGaS2 晶体进行了理 论分析，数值模拟了oeo类和oee类两种匹配条件下差频产生太赫兹波的角度调谐曲线，并计算了光波在晶体中的走离角和允许参量。另外，还考虑了晶体的 有效非线性系数和理论功率转换效率。研究结果表明，AgGaS2 晶体适用于中红外CO2 激光差频产生可广泛调谐的太赫兹波。

石墨烯特殊的零带隙能带结构和载流子弛豫特性，在研究太赫兹辐射源相干放大领域引起广泛关注。考虑带内和带间跃迁对电导率的贡献，研究了光抽运单层和多层石墨烯中非平衡二维电子空穴系统的动态电导率特性。结果表明，在足够强的光抽运下，石墨烯中的粒子数反转能够使得动态电导率的实部在太赫兹频段内出现负值，这使基于石墨烯的太赫兹放大或受激辐射源成为可能。同时，通过研究动量弛豫时间、温度、层数、光强对石墨烯的负动态电导率的影响表明，石墨烯多层结构的动态电导率最小值的绝对值更大，作为太赫兹激光器的激活介质更具优势。

基于单轴晶体中三波互作用的共线相位匹配技术, 采用CO2激光器泵浦非线性晶体AgGaSe2, 数值计算出在oee类和oeo类相位匹配条件下, 差频产生太赫兹波的相位匹配角、走离角、允许角和有效非线性系数。计算结果表明:两类相位匹配太赫兹波可调谐的范围都非常宽, 而且走离角都在1°以下, 允许角足够大。在绝大部分太赫兹波区域, oee类匹配有效非线性系数远大于oeo类匹配, 实验中适合采用oee类相位匹配方式。