从理论和实验两方面研究了调控抽运脉冲的时、空啁啾特性对于波面倾斜法产生太赫兹波输出效率的影响。实验和数值模拟证明：对于附加时间啁啾情况，当附加正时间啁啾时，太赫兹波输出效率与附加啁啾量呈非线性关系，并具有最佳值；当附加负时间啁啾时，太赫兹输出效率与附加啁啾量呈线性反比关系。对于附加空间啁啾情况，不论附加空间啁啾的大小和符号如何，都会降低太赫兹波的输出效率，并且随着空间啁啾量的增加而快速下降。这些结果对基于波面倾斜法产生超快太赫兹波系统的优化和调控具有指导意义。

光学整流效应是产生宽带太赫兹波最有效的手段之一，基于光学整流效应产生太赫兹波的方法主要依靠抽运光与非线性晶体之间的相互作用。分别以5 mm的磷化镓（GaP）块状晶体和6 mm的GaP波导结构作为太赫兹波发射晶体，对具有相同功率的贝塞尔光束中心光斑和高斯光束的光学整流效率进行了对比研究。实验结果表明，在GaP块状晶体中，贝塞尔光束的光学整流效率是高斯光束的2.04倍；波导的特殊结构可以使抽运光和太赫兹波之间实现严格的相位匹配，贝塞尔光束的相对效率增加为3.46倍。两种抽运光产生的太赫兹波场均具有高斯分布特性，且贝塞尔光束产生的太赫兹波频谱具有明显的红移特征。贝塞尔光束能够提高光学整流效率，有助于实现高功率、紧凑型的太赫兹源，对推广太赫兹波的应用有显著意义。

为了实现基于光整流方式的室温下宽调谐高效率太赫兹源，设计了一种适于双波长CO2激光器共振子带跃迁泵浦的双阱嵌套形非对称量子阱结构，结构组分为Al0.5Ga0.5As/GaAs/Al0.2Ga0.8As，采用密度矩阵及迭代方法计算了其二阶非线性光整流系数χo(2)表达式，在导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下对χo(2)进行对比研究。计算结果表明，其偶极跃迁矩阵元随量子阱总阱宽的增大而逐渐减小。当固定量子阱总阱宽及其中一束泵浦光波长不变时,χo(2)随着另一束泵浦光波长的增加，呈现出先增大后减小的变化趋势。当深阱为7 nm、总阱宽为23 nm、两束泵浦光相等为10.64 μm时,χo(2)达到最大值5.925×10-6 m/V；随着总阱宽的增大,χo(2)曲线呈现“红移”现象，其原因为量子限制效应导致了不同阱宽条件下的量子阱能级值差不同，从而造成满足泵浦光光子能量与能级差共振条件的变化。导带为抛物线形和非抛物线形两种条件下的χo(2)的最大值对应泵浦光波长基本相同,χo(2)数值上的差异主要由跃迁矩阵元的不同导致。

基于非共线相位匹配的波面倾斜技术是目前采用飞秒激光产生超快太赫兹波最有效的手段，使用接触式光栅直接产生抽运飞秒脉冲的波面倾斜能够克服成像系统引入的畸变从而进一步提高该技术的效率。提出并利用简化的模态法设计了制备于铌酸锂晶体中用于波面倾斜技术产生高能量太赫兹波的内嵌式接触光栅。将Littrow角入射条件下的光栅衍射理论简化为光栅内双模式的干涉过程，极大地简化了光栅的参数设计。确定了满足波面倾斜条件的光栅常数，系统研究了衍射效率与光栅占空比和刻槽深度的关系，通过内嵌式光栅结构降低反射损耗,理论上能达到90%以上的-1级衍射效率，给出了合适的光栅加工参数。该系统设计方法对基于其他太赫兹波产生晶体的接触光栅设计具有参考意义。

用弛豫时间近似和紧致密度矩阵方法,在施加偏向电场的GaAs方量子阱中, 研究了退极化场对光学整流的影响。结果表明,退极化场使共振峰的位置向高能方向发生移动。对应三个不同的偏向电场 F=3×104 V/cm, 4×104 V/cm, 8×104 V/cm 的共振峰的位置分别为 ?ω=108.48 meV, 108.92 meV, 111.99 meV。共振峰位置的偏移量分别为5.96 meV、5.99 meV、6.28 meV, 其偏移量随偏向电场的增大而略有增大。

为了进一步开发、利用高功率、高效率、可调谐且在室温下稳定运转的太赫兹(THz)源，介绍、分析了国内外利用光子技术产生THz波的研究进展，包括THz气体激光器、空气等离子体THz源、光电导天线以及基于非线性光学效应的光学整流、光学差频、参量振荡等THz源，并指出了光子学THz源未来发展所面临的困难和需要解决的关键技术。

为满足机载光电系统的成像作用距离要求，对机载光学整流罩以及扫描反射镜的设计尺寸进行了理论仿真分析计算，并对研制的样机进行了试验研究。以实例形式给出了整流罩设计的作用距离与相关参量的计算结果，讨论了整流罩扫描系统的渐晕大小。装备该整流罩系统的样机，在近万米高空对音速某战机的红外长波扫描搜索距离可达到86km，红外中波跟踪达到180km，激光测距达到47km。结果表明：根据探测作用距离理论模型分析计算，研制的机载光学整流罩及扫描反射镜光学系统达到了设计要求。