光电导太赫兹辐射源和探测器是一类具有高稳定性、高集成度、结构简单等诸多优点的全固态光电子器件,它是目前应用最广泛的太赫兹器件。但是,相对较低的太赫兹输出功率和探测灵敏度制约了这类器件在很多领域的进一步应用,例如太赫兹通信、太赫兹雷达、太赫兹远距离检测等。因此,高效产生太赫兹波并实现高灵敏度探测,是当前太赫兹研究需要重点解决的现实问题。本文主要研究了基于低温砷化镓光电导材料衬底的脉冲太赫兹光电导天线和连续太赫兹光子混频器,详细研究了两种器件的工作机制及性能影响因素,优化了器件结构,提出了提高太赫兹辐射功率和扩展太赫兹辐射带宽的方法。另外,针对两种太赫兹探测技术—电光探测技术和光电导探测技术,分别研究了它们的工作机理,设计了高性能的太赫兹电光探测器。具体研究内容包括：(1)研究了超短脉冲激光与低温砷化镓相互作用的超快动力学过程和小间距光电导天线的工作机制,计算得到了不同外部条件下的太赫兹脉冲波形,揭示了小间距光电导天线电荷分离引起的空间电荷屏蔽效应。(2)研究了大间距光电导天线的太赫兹脉冲辐射机制,计算了大间距光电导天线辐射太赫兹脉冲波形随激光强度的变化,揭示了大间距光电导天线的太赫兹辐射功率随泵浦激光强度的饱和效应。(3)研究了连续太赫兹光子混频器工作机制,计算了光子混频器交叉金属电极区域的电极电容,提出了电极电容优化方法；分析了光子混频器交叉电极区域的静电场分布特性,优化了金属电极形状,有助于提高辐射功率。(4)研究了太赫兹脉冲的电光探测原理,提出并设计了一款高性噪比、高灵敏度的太赫兹电光差分探测器,有效地实现了太赫兹脉冲的探测。(5)研究了太赫兹脉冲的光电导采样探测原理,计算并比较了不同激光参数和材料参数下太赫兹脉冲波形和真实太赫兹远场辐射波形的区别,揭示了光电导天线探测固有的“滤波”特征和“失真”效应。