太赫兹技术从上世纪八十年代发展到当下,凭借其各种与众不同的优秀性质,已经成为一大热点。目前,科研技术人员对太赫兹相关的应用和研究已经渗透到诸多学科领域,包括成像、光谱分析、材料检测、天文观测、安保以及通信等技术。此外,随着自由电子激光技术的不断发展,太赫兹自由电子激光光源应运而生。相较于其他太赫兹光源,这种太赫兹光源具有很高的功率、重复频率以及效率,给太赫兹成像、光谱分析以及材料检测等技术领域带来极大的帮助。然而,对于生物、材料以及光谱学科中的两大类实验而言,往往在需要光源具有很高脉冲能量的同时还要求脉冲之间有着足够长的时间间隔以更好地研究一些超快过程。第一大类包含生物以及超导材料的诱导相变实验,这类实验要求很高的脉冲能量,而且还得尽可能地避免高重复频率与高平均功率所带来的热效应对实验造成的不利影响。第二大类涉及长寿命光激发态样品的实验,如果脉冲之间的时间间隔很短,那么就会出现相应的光激发态在自由电子激光脉冲周期的时间尺度上不能恢复平衡的问题,不利于超快过程的研究。因此,亟需为太赫兹自由电子激光寻找一种单脉冲选择方式,以在必要的时候降低其较高的重复频率。本文使用自诱导等离子体开关技术,考虑到太赫兹能够被短脉冲激光打靶产生的等离子体镜反射,然后等离子体镜就可以作为门控开关来从具有较高重复频率的自由电子激光太赫兹光源的宏脉冲中切选出单个微脉冲,本文针对这个物理过程对此方法进行了详细的理论分析。为了从理论上解释等离子体镜被短脉冲激光从选取的特定靶上激发出来的物理过程,本文从激光照射到靶材料表面并与其发生相互作用的原理出发,分析了选取的锗靶的各种物理性质,以及锗靶被照射时吸收激光能量的物理过程。在短脉冲激光与锗靶发生相互作用的过程中,会有多种电离机制参与作用并相互竞争,而在锗靶表面产生等离子体镜的阶段,会由多光子电离及雪崩电离占据主导因素。通过理论分析,可计算得到要实现相应脉冲切选功能的等离子体镜所需要达到的等离子体临界密度,再结合太赫兹自由电子激光的工作频率范围,确定了等离子体镜需要达到2.156×1017cm-3的电子密度。此外,理论计算出用于产生等离子体镜的短脉冲激光器的功率密度阈值为8.7×109W/cm2,由此,可进而借助软件模拟计算激光在靶面激发出等离子体镜的物理过程,模拟结果表明激光激发出的等离子体密度远大于临界密度,由此证明选用的激光器能够满足需求,具备实验可行性。另一方面,由于等离子体镜开关效果的好坏主要取决于靶面等离子体对太赫兹反射率的大小,故文中结合等离子体的物理性质,讨论了太赫兹照射等离子体的物理过程,理论计算发现以不同角度入射的水平偏振太赫兹被等离子体镜反射时的反射率随工作频率增大而降低,布儒斯特角处的反射率均大于90%,从理论上说明了该方法的可行性。本文的研究成果为太赫兹自由电子激光装置上进行单脉冲选择和重频调制以及其他太赫兹开关调制领域提供了新的参考思路。