太赫兹(THz,波长λ=30μm-3mm,频率0.1-10THz)技术在光学成像、材料检测、光通信、环境监测、天文学、生命科学和国防安全等领域都有重大的科学研究价值和广阔的应用前景。本文中研究了利用非对称量子阱非常大的二阶非线性系数,采用非线性光学差频的方法产生THz波,并对其光学性质进行了系统的探讨。　　本文的主要研究内容和创新点可以归纳如下:　　1.设计并优化了一种适用于中红外波段CO2激光器差频泵浦的非对称GaAs量子阱结构,利用非线性光学差频方法在量子阱导带中的导带子带中共振跃迁产生THz波。计算了该量子阱的能级结构、波函数和非线性系数等参数,合理优化设计出Al0.2Ga0.8As/GaAs/Al0.5Ga0.5As的量子阱结构。研究了二阶非线性系数、光整流系数的变化规律,其值分别达到2.5019μm/V和13.208μm/V,比体材料数值大104-105倍。　　2.通过计算得到量子阱对两束差频光的折射率,分析了每个折射率随泵浦光波长和强度的变化规律。两束泵浦光在非对称量子阱中的折射率,不仅仅与自己的波长和光强有关,并且和另一束泵浦光波长和强度有关,其原因来自于折射率中的三阶项;在某些波长值和光强值处,出现了折射率的极值点。利用折射率随两束泵浦波长和强度的变化,可实现差频产生THz波过程中的相位匹配。　　3.研究了非对称量子阱对泵浦光和THz波的吸收性质。在某些泵浦波长值处出现吸收系数的极值;泵浦光的光强对三阶非线性光学吸收系数有很大的影响,当光强增大到一定值时吸收系数会出现饱和吸收或极值现象,当两束泵浦光波长分别为9.69μm和10.64μm时,αTHz的最大值为1.553×107m-1。　　4.讨论了导带为非抛物线形和量子阱阱宽对THz波输出、吸收系数、折射率等参数的影响。在导带为非抛物线形情况下,二阶非线性差频系数最大值为1.539×10-4m/V。相对导带抛物线形条件,在非抛物线型条件下的吸收和折射率等共振位置出现“红移”,而阱宽的改变可使得吸收系数、折射率等曲线共振位置“红移”或“蓝移”。　　5.设计了适用于THz波的单开口环谐振器、非对称双开口谐振环,并对其谐振模式进行了分析研究,其目的在于与量子阱结构复合,对差频产生的THz波进行调制。研究了光注入开口处GaAs半导体材料,改变其电导率,实现了LC/LC、CouplingLC和LC/dipole三种谐振模式间的可逆调制;在电流密度分布和电场分布的仿真的基础上,分析了各种谐振模式的来源。