随着超快光电技术的发展,太赫兹(THz)波的研究有了革命性的进展,目前THz波在无线通信、探测和成像等方面都开展了实际的应用。但是,THz探测技术至今仍是制约THz技术发展的一个主要阻碍,目前的THz探测器,大多存在价格昂贵,需要工作在较低的温度下等不足,都不适合在实际应用中广泛使用。本课题组针对这一问题,提出利用辉光放电气体通过频率上转换方法探测THz波,研制了频率上转换探测器,并初步测试了其性能,证明了其是一种价格低廉、室温操作的高灵敏度THz探测器。本文进一步提出通过研究THz波对氖灯光谱的影响来研究频率上转换探测器的探测性能和机理,具体研究内容及获得的结果如下:第一,测试了实验中所使用氖灯的伏安特性曲线,通过对伏安特性曲线的分析,确定了所使用氖灯工作在正常辉光放电状态和异常辉光放电状态发生稳定放电的实验条件。第二,实验测试了基于氖灯的频率上转换探测器的性能,利用光谱仪采集不同电压下有无施加THz辐射场的氖灯的发光光谱,发现在THz波的影响下,氖灯的发光光谱增强。在较低的放电电压下,探测器具有较高的转换效率。第三,深入研究了利用辉光放电气体对THz波进行频率上转换方法探测的机理,利用高激发态原子的特点定性解释了氖灯发光强度增强的原因,提出高激发态原子在等离子体与THz光子相互作用的过程中起到了关键性作用。认为在等离子体放电空间存在少量高激发态氖原子,高激发态原子由于电子位于较高的能级,该状态的电子吸收THz光子后,可以电离,产生的新电子在电场的加速后在阴极暗区将引发进一步的电子雪崩效应,直接导致了更多的电子进入到了负辉区,导致等离子体的发光明显增强。