得益于高功率激光技术的进步,高能量密度物理的前沿不断向两个方向深入发展:基于大能量、长脉冲激光的物理和应用研究;基于高峰值功率、超短脉冲激光的物理和应用研究。利用长脉冲强激光和等离子体相互作用研究天体现象已经发展成为一个新的领域—实验室天体物理,其中的一个重要课题是磁化等离子体喷流的产生和准直机制。一般认为,磁场在其中扮演了重要的角色。利用实验室获得的强磁场有望揭示天文喷流中磁场发挥的作用。本文的第一个研究内容就是围绕实验室天体物理中的强磁场及其驱动的喷流展开的。具体如下:针对团队之前在神光II激光装置上进行的Omega线圈靶喷流实验,本文提出了一个转差喷流模型,较好地解释了实验中观察到的极向磁场驱动的准直喷流。在该模型中,霍尔效应和极向磁场与等离子体之间的转差共同作用形成了准直喷流的θ箍缩构型。流体力学及磁流体力学的半定量数值模拟均论证了该模型的正确性。为了进行高精度定量磁流体模拟,我们开发了一套基于开源计算流体力学平台Open FOAM的可压缩磁流体力学求解器。该求解器对Open FOAM自带的密度基中心差分黎曼求解器rho Central Foam进行了修改,植入一个隐式压力分离算法用以控制磁场散度误差并保证模拟结果的数值精度。本文对此求解器进行了检测,证明了它的收敛阶在1-2之间,并将其应用到强激光等离子体的磁流体模拟。利用该求解器,分别讨论了外加均匀轴向磁场和外加非均匀极向磁场对激光等离子体喷流的影响,总结了这两种磁场条件下的喷流喷嘴和结节位置的分布规律。同时,该模拟结果表明还该磁流体求解器适合做面向激光等离子体实验的工程计算,可以应对构型比较复杂的场合。超短脉冲强激光可以衍生多频段的高亮度次级辐射源,其中强太赫兹以其独特的频段（0.1-10 THz）、高峰值场强（～MV/cm）等特点受到关注。为了满足强太赫兹在凝聚态物理、材料物理、生命科学等领域的广泛应用需求,需要发展新型强太赫兹探测手段。为此,本文的第二部分开展了强太赫兹探测中的成像技术和成像诊断方法研究。具体如下:我们研发了一种基于发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）的强太赫兹相机。其工作原理是皮秒脉宽的强太赫兹辐照到LED之后,当太赫兹电场强度大于50 k V/cm时,由于碰撞电离效应,LED两端会产生纳秒脉宽的光伏信号。利用此效应成功制备了扫描式和阵列式的LED太赫兹相机,并测量了由铌酸锂倾斜波前技术产生的强太赫兹焦斑。该相机具有成本低、信号强、响应快、成像面积大等特点,为发展基于强场非线性效应的太赫兹成像技术提供新途径。在太赫兹成像诊断方面,本文发展了一种双缝衍射成像方法,用来诊断由飞秒激光脉冲驱动的铌酸锂晶体产生的太赫兹光束特性。为了验证其可行性和灵敏度,通过在红外泵浦光束进入倾斜波前装置之前插入光阑,人为引入了太赫兹光束位置的微小变化。结果表明,该衍射诊断方法可以检测到这种细微变化,倾斜波前源和太赫兹衍射理论很好地解释了实验结果。