直到上個(gè)世紀(jì)末，頻率處于300GHz到10THz，或波長(zhǎng)處于30μm至1mm的電磁譜才被廣泛挖掘。THz脈沖是研究強(qiáng)場(chǎng)與可見光場(chǎng)作用下物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)問題的理想工具。目前，兩個(gè)主要的產(chǎn)生途徑分別是：結(jié)構(gòu)性電場(chǎng)對(duì)線性加速器產(chǎn)生的相對(duì)論自由電子的作用；強(qiáng)激光脈沖與稠密或氣體電子系統(tǒng)的作用。

　　加速器THz源由超短脈沖電子束的相干輻射產(chǎn)生。在加速器的迅速發(fā)展下形成了第四代X射線光源，主要基于自發(fā)放大輻射SASE原理。電子束尺寸小于100~ 10μm，以相干的方式輻射THz。主要途徑如下[Rev. Sci. Instrum. 84 2501(2013)]：波蕩器、彎曲磁場(chǎng)偶極輻射、渡越輻射、衍射輻射、彎曲磁場(chǎng)\波蕩器邊界輻射、切倫科夫輻射等。這些技術(shù)要求超短脈沖電子束或縱向空間尺度在THz波長(zhǎng)量級(jí)。相干同步輻射由Michel在1982年提出，近年來，我們見證了如Hamburg FLASH上FEL、LCLS、PAL-FEL、FERMI、Frascati FEL，上海飛秒直線加速器，F(xiàn)LUTE以及TELBE等的發(fā)展，這些裝置上產(chǎn)生的短脈沖電子束是產(chǎn)生強(qiáng)THz輻射的主要來源。

　　激光驅(qū)動(dòng)THz源嘗試主要由以下方法：雙光場(chǎng)在非線性介質(zhì)中的頻率轉(zhuǎn)換；激光誘導(dǎo)瞬變電荷位移。主要機(jī)制如下： 非線性頻率轉(zhuǎn)換指入射光場(chǎng)E作用下的殼層電子的擾動(dòng)導(dǎo)致了介質(zhì)的極化：

　　其中第二項(xiàng)展開，非線性磁化率χ(2)，在雙色場(chǎng)E=E(ω1)+E(ω2)作用下將產(chǎn)生和頻ω1+ω2以及差頻ω1-ω2。當(dāng)兩者頻率相近時(shí)，差頻將處于THz范圍；對(duì)于形成1THz范圍時(shí)，脈寬100fs脈沖已經(jīng)足夠以產(chǎn)生一系列頻率對(duì)ωTHz。作為一個(gè)重要的結(jié)論，這里必須保證THz波是載波包絡(luò)位相穩(wěn)定的。

　　固態(tài)光開關(guān)：Auston在1983年設(shè)計(jì)了固態(tài)光開關(guān)結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體基底上兩個(gè)金屬電極間設(shè)置缺口，缺口間距為幾微米。由于電導(dǎo)比較低，直到能量足夠高的短脈沖激光輻照時(shí)，僅有小部分偏置電流產(chǎn)生。足夠短的脈沖作用下將增強(qiáng)THz波段的電磁波輻射。

　　激光驅(qū)動(dòng)氣體等離子體：聚焦飛秒激光脈沖將很容易產(chǎn)生強(qiáng)度超過1015W/cm2，并導(dǎo)致氣體靶在幾個(gè)光周期內(nèi)電離。超過1GVcm-1的電場(chǎng)將加速自由電子，振蕩的電子產(chǎn)生電磁波輻射。2000年Cook等發(fā)現(xiàn)引入二倍頻激光后，THz轉(zhuǎn)換效率迅速增強(qiáng)。在10~20THz波段，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過了10-4。采用6mJ，1kHz，800nm激光脈沖，Rodriguez報(bào)道了15Hz，1μJ，帶寬120%的輻射。小尺寸源確保了再聚焦能力，短波長(zhǎng)保證了更小的THz聚焦尺寸。

　　如表1所示即幾種THz源的特征參數(shù)，其中激光方法產(chǎn)生THz源具有顯著的優(yōu)勢(shì)。加速器源，特別是利用半導(dǎo)體器件的裝置，提供了高頻的峰值，然而也需要更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)源。此外，盡管激光產(chǎn)生紅外，可見以及紫外波段的輻射，但僅FEL可以穩(wěn)定產(chǎn)生極紫外波段和X射線輻射。