太赫兹(Terahertz,THz)波是指频率在0.1—10THz(波长为30μm-3 mm)范围内的电磁波。它是目前电磁波谱中人们尚未完全了解的一段相对落后的“空白”(THz Gap)。由于太赫兹波独特的性质和优点,以及太赫兹科学技术在物理学、生物医学、环境和污染检测、天文与遥感、通信技术、安全检查等领域广泛的应用前景,目前,太赫兹科学技术已经成为一门综合性多学科交叉的前沿研究领域。其中,高功率、高效率的太赫兹辐射源是促进太赫兹科学技术发展和应用的基础和关键,受到国内外科研工作者的广泛关注。国外从上个世纪80年代开始,已经大规模地开展了太赫兹辐射源的研究,很多成果已经实现实用化和商业化。我国开展太赫兹科学领域的研究还处于起步阶段,但是发展非常迅速。本文的主要研究目的就是通过系统的理论和实验研究来获得高功率高效率的太赫兹辐射源。　　 通过大量的文献调研和比较,同时结合实验室条件,研究内容将主要围绕基于非线性光学差频及参量效应的太赫兹辐射源来展开,这两种太赫兹辐射源具有结构简单、易于操作、可室温下工作等优点,能产生高功率、宽波段、连续可调的太赫兹波。本文基于非线性光学的基本原理,详细研究了非线性晶体中三波互作用的耦合波方程、三波混频(差频及和频)理论、相位匹配及参量转换等理论。仔细分析了基于GaSe晶体Ⅱ类o+e→e共线相位匹配差频产生太赫兹辐射的原理,再结合GaSe晶体的色散方程和闲频光波长范围,理论上计算得到太赫兹辐射波长和频率范围,以及太赫兹辐射波长与相位匹配角之间关系。根据极化激元的受激拉曼散射理论,在满足相位匹配条件下,再结合MgO:LiNbO3晶体的色散方程,当强度足够大的1064 nm泵浦激光垂直入射MgO:LiNbO3晶体时,由斯托克斯(Stokes)光谱范围计算得到产生太赫兹辐射波长和频率的范围,同时得到相位匹配角与闲频光波长之间的关系以及相位匹配角与输出太赫兹波长之间的关系。实验上,我们成功地搭建了两套太赫兹辐射产生系统,并探测到高功率、宽波段、连续可调的太赫兹辐射。对于基于GaSe晶体的太赫兹差频源,当调节入射闲频光波长范围在λi=1.066～1.083μm时,探测到太赫兹辐射波长范围λT=60～500μm(频率范围ωT=0.6 THz～5 THz),最大脉冲峰值功率大于270 mW。对基于MgO:LiNbO3晶体的太赫兹参量源,当以功率密度为100 MW/cm2的泵浦激光垂直于晶体表面入射到晶体中时,实验结果观察到1067.33～1075.04 nm的Stokes光,探测到波长范围为105.05～357.17μm,频率范围为0.84～2.86THz的太赫兹辐射,并测得太赫兹脉冲能量大约30 pJ。　　 国内有关太赫兹差频源和太赫兹参量源的研究鲜有报道,尤其是有关实验方面的更是稀少。本研究实现了高功率、宽波段、连续可调、室温工作的太赫兹辐射源。我们的研究结果具有很好的借鉴和参考价值,对国内太赫兹波产生及相关技术发展有促进作用,同时也为今后进一步研究太赫兹光谱、探测、成像等领域打下了良好的基础。