3~5 μm中红外波段激光在大气中具有较高的透过率，因此被广泛应用于光电对抗等领域。报道了基于掺杂氧化镁的周期极化铌酸锂（MgO∶PPLN）晶体的kHz、mJ量级的中红外光学参量振荡器（OPO）。采用纳秒脉冲1064 nm激光泵浦基于多周期MgO∶PPLN晶体的OPO，OPO采用泵浦双通单谐振平凹腔结构。中红外激光的重复频率为1 kHz，4.08 μm处输出的最高单脉冲能量达到1.041 mJ。最高光-光转换效率为16.8%，斜效率为19.3%，中红外激光脉宽约为9.53 ns。在最高能量输出时，OPO运转30 min时输出功率的均方根（RMS）为0.24%。通过温度-极化周期结合的调谐方式，OPO在3.49~4.18 μm的较宽范围内都能够保持0.9 W以上平坦的高能量输出。在极化周期27.5~29.6 μm以及温度25~200 ℃的调节范围内，闲频光波长的调谐范围为3.49~4.48 μm。实现了重复频率为kHz量级、单脉冲能量为mJ量级的可调谐中红外输出，其在光电对抗领域具有应用价值。

本文根据散射矩阵方法模拟等离子体并建立了非均匀等离子体理论模型，并在此基础上计算了0.1 THz～10 THz频段的全波段太赫兹波在其中的传输特性。根据介质阻挡放电原理在实验室环境下搭建等离子体射流产生装置并产生非均匀等离子体，进行了太赫兹时域光谱(THz-TDS)以及宽带太赫兹源在等离子体中的透射光谱测量以及太赫兹波对等离子体遮挡下目标物的反射成像的试验。理论和实验结果均表明，较高频太赫兹波在等离子体中有良好的穿透性，这为太赫兹波在黑障区的通信以及雷达探测应用打下研究基础。

基于自发成核法自行生长的4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯酸盐(DAST)晶体,可实现宽带可调谐THz辐射输出。实验探究饱和生长溶液质量浓度对晶体生长形态和光学质量的影响,并结合晶体的拉曼光谱,对其生色团振动和转动特性进行分析。采用波长为1.3~1.5 μm的高能量、可调谐双波长的激光为泵浦光,基于0类相位匹配外腔差频和电控振镜快速扫描技术,实现了0.1~20.0 THz的宽带THz辐射输出。在18.9 THz处,每个脉冲最大输出能量为3.59 μJ,转换效率为2.39×10 -4。基于宽带THz输出谱可知,DAST晶体对THz波的吸收主要是因为晶格振动引起的。

根据基尔霍夫近似理论分析了金属粗糙表面在太赫兹频段的散射规律及影响因素, 通过加工不同粗糙度的金属铝板样品, 基于远红外激光器搭建的单频点散射特性测量系统及远红外傅里叶光谱仪(FTIR)的宽带反射率测量系统, 对粗糙铝板的散射规律进行了实验测量与验证, 发现实验测量结果与基尔霍夫近似计算结果具有良好的一致性, 证明了峰值散射系数与粗糙度和频率的负相关性, 以及与入射角度的正相关性。分析了近似光滑和较大粗糙度两种极限情况下的散射特性, 给出了基尔霍夫近似理论在太赫兹频段的适用条件。相关结论为复杂目标散射特性的理论计算奠定了基础, 对太赫兹频段雷达相关理论和技术的发展具有重要意义。

搭建了一套迈克尔逊干涉仪, 对CO2激光的9P36和9R10谱线泵浦CH3OH气体所产生的频率分别为2.52 THz和3.11 THz的太赫兹激光器输出频谱进行了精细测量。测量系统频率分辨率约为1 GHz, 测量结果显示CO2激光泵浦的太赫兹源为单色源并具有极窄的线宽, 波长与激光器标称值进行对比具有很好的一致性。基于这套系统实现了对干涉仪动臂目标的运动速度准确测量, 提出了两种分别适用于匀速运动和变速运动情况下的速度反演方法, 反演结果与设定值均相符。结论表明, 迈克尔逊干涉仪不但可以精确测量太赫兹波源的频谱, 同时配合单色太赫兹源可以准确测量目标速度, 为太赫兹波段光谱、成像等领域的应用奠定基础。