太赫兹调制器作为太赫兹技术应用的重要器件之一，在太赫兹通信、成像和传感等领域具有广泛应用前景。但是目前太赫兹调制器调制深度、工作带宽、稳定性等有待提升，这制约了太赫兹技术的进一步推广与发展。基于此，设计并制备了一种新型光控砷化镓/侧边抛磨太赫兹光纤（SPTF）调制器，将砷化镓转移到太赫兹光纤抛磨区，增强太赫兹波倏逝场与砷化镓相互作用。在外置808 nm激光器照射下实现对太赫兹波幅度调制，调制深度达到97.4%。实验结果表明，这种新型的光纤调制器具有较好的光控调制效果。同时，该器件体积小、集成度高，具有广泛应用的潜力。

太赫兹波具有载频高、带宽大、频谱信息丰富等特点, 其在高速通信、分子检测和生物医学成像等领域的潜力已得到广泛关注。太赫兹调制器是太赫兹检测系统中的关键器件, 但是当前已报道的调制器都不能同时具备高效、高速、低插入损耗等特点。因此, 提出并设计了一种基于 GaAs 肖特基二极管结合表面等离子体栅阵结构的电控太赫兹调制器。该器件将谐振腔和金属栅阵的电场增强效应相互叠加, 大幅提升了器件的调制性能, 实现了 0.4～1.4 THz 范围内多频点调制, 最高调制深度约为 80%, 插入损耗低于 10 dB，调制速度大于 100 kHz。

研究了石墨烯/氮化硼二维异质结增强的硅基太赫兹波光调制器。利用太赫兹波时域谱系统和实验室自主搭建的太赫兹波动态测试系统分别测试了808 nm激光对太赫兹波的静态和动态调制。当照射在太赫兹波调制器上的激光功率从0增加至500 mW时, 平均太赫兹波透过率从58%下降到13%, 静态调制深度最高达到76%(500 mW)。动态测试获得的最大调制速度为15 kHz (100 mW)。实验结果表明, 与单层石墨烯增强的硅基调制器相比, 石墨烯/氮化硼异质结可以更大地提高硅对于太赫兹波的调制深度, 并提升调制速度。

研究了锗基单层石墨烯结构宽带光控太赫兹调制器。利用实验室搭建的太赫兹时域光谱系统, 实验证明了在1 550 nm 飞秒光泵浦下, 该太赫兹调制器工作带宽为0.2~1.5 THz。当泵浦光功率从0增加到250 mW时, 该太赫兹波调制器的平均透过率从40%下降到22%, 平均吸收系数从19 cm-1增加到44 cm-1, 在0.2~0.7 THz, 调制深度均高于50%, 最大调制深度为62%(0.38 THz)。实验结果表明, 相比于纯锗基太赫兹调制器, 单层石墨烯的引入能增强对太赫兹波的调制效果。

在太赫兹通信等系统中需要利用太赫兹波调制器对信号进行调制。基于GaAs等传统半导体材料设计和制作的调制器在太赫兹波段的响应过低，因而很难应用于太赫兹系统。为了弥补传统调制技术在带宽和调制深度不够的缺点，设计了一种全新的基于硅基石墨烯的全光控太赫兹强度调制系统。该调制系统利用材料中光生载流子对太赫兹波的吸收特性，通过调节照射到材料上的可见光光强来改变光生载流子浓度，从而实现对太赫兹波强度调制。从理论和实验两方面对这种新型太赫兹强度调制系统的调制深度和调制带宽进行了研究。研究结果表明，在泵浦光功率密度为18 mW/mm2时，该调制系统能在实验使用的THz-TDS测试系统(0.1~2.5 THz)的整个频谱范围内进行有效的调制，调制深度可达到12 %。且随着泵浦光能量的增大，调制深度增大。