由于太赫兹辐射产生与探测技术的快速发展和进步,越来越多在这一频段的新颖物理效应被发现并得到成功的应用。其中,新颖物理效应的来源可能分为两支,其中一支源自于太赫兹辐射的场强越来越强,将太赫兹辐射与物质相互作用的能量尺度推进到非微扰、非线性的范畴。另一支则来源于新颖功能材料的发现和研究,由于其特殊的电子能带或者磁性结构,这些新颖的材料不仅能利用电子的电荷,还能利用它的自旋自由度,来极大地丰富这一频段器件的功能。在该博士论文中,从第一支的角度出发,我们系统研究了在强太赫兹辐射照射下,发光二极管（Light-emitting diode,LED）里面由于非线性的碰撞电离效应而产生的光伏响应。从第二支的角度出发,我们实现了拓扑绝缘体中手性太赫兹辐射的产生与调控;平行地,我们从理论上研究了太赫兹辐射浦泵反铁磁绝缘体/非磁重金属异质结而产生的自旋流。具体内容如下:（1）我们在印刷电路板（Printed circuit board,PCB）上自主设计了直插式的LED探测电路,然后将其接上1 GHz带宽的示波器。在强场太赫兹辐射产生与诊断装置中,通过准直聚焦光路,将产生的太赫兹辐射聚焦到PCB板中心的LED灯上,然后在示波器中就能观察到强太赫兹辐射在LED中诱导产生的光伏信号。实验中,在聚焦太赫兹辐射光路前,我们采用两个金属线栅的太赫兹辐射偏振片来调节太赫兹辐射的辐射能量,然后同时观察不同太赫兹辐射能量泵浦下的光伏信号变化过程。理论上,我们采用Monte Carlo模拟,复现了LED中太赫兹辐射场强依赖的响应变化过程,证明了其中产生的是太赫兹辐射电场诱导的碰撞电离过程。此外,我们还在多种颜色的LED灯中都观察到了这样的光伏信号,证明了这一效应的普适性,并提出一个统一的模型去解释这一现象。最后,我们自主研制了扫描式和单发阵列式的两种太赫兹LED原型机,对太赫兹辐射光斑进行成像,证明了可以用廉价的LED灯进行快响应的强场太赫兹辐射探测与成像,为强场太赫兹辐射的探测节省了大量成本,降低了门槛。由于其纳秒级别的响应时间,也为强场太赫兹辐射与探针光的时间同步提供了一个新的可行方案。（2）我们以Al2O3为衬底,利用分子束外延生长拓扑绝缘体Bi2Te3单晶纳米薄膜样品。用原子力显微镜和X射线衍射验证单晶质量后,我们采用透射式的偏振可分辨的太赫兹时域光谱仪来表征飞秒激光泵浦下,拓扑绝缘体Bi2Te3中产生的宽带太赫兹发射谱。通过偏振可分辨的太赫兹时域光谱仪,我们从实验上证明了,当调控入射飞秒激光的入射角,样品方位角,和入射激光的螺旋度时,可以实现任意偏振态的太赫兹辐射发射,并且该辐射效率和商用的Zn Te可以媲美。理论上,我们采用唯象的Photogalvanic效应对拓扑绝缘体中产生的太赫兹辐射进行了半定量的解释,发现这种唯象的解释对于实验的操作和太赫兹辐射螺旋度的优化都有很好的指导作用。该研究为在源处实现偏振可调控的太赫兹辐射源提供了新的实验方案,并且装置不需要外加磁场,器件体积小巧轻便,辐射效率高,是新一代太赫兹发射器的候选者。（3）反铁磁（Antiferromagnet,AFM）中的自旋泵浦效应已经在实验上得到了证明,但是因为测量电路的截止频率问题,测量太赫兹频段的电荷流还不能实现,目前只能在理论上进行相应的研究。我们采用线性响应理论,对不同偏振太赫兹辐射泵浦条件下,反铁磁/非磁金属中产生的交流自旋流的振幅进行了系统的研究。发现当泵浦太赫兹辐射和反铁磁体发生共振,并满足手性相同的条件时,产生的自旋流信号不依赖于外加直流磁场的大小。并且发现了不管是直流还是交流的自旋流,都与材料内禀磁性属性有相同的标度关系。最后,我们还发现,不管是铁磁体还是反铁磁体中,自旋泵浦效应产生的直流自旋流分量都正比于泵浦功率,交流自旋流分量都正比于泵浦场强,揭示了磁性材料中自旋泵浦效应的普适规律。上述三个工作加深了太赫兹辐射与凝聚态物质相互作用的理解,不论从强场的角度还是新颖功能材料的角度,都拓展了太赫兹器件的功能。具体,我们实现了用廉价LED进行强太赫兹辐射探测的机理研究和表征,极大降低了强太赫兹辐射探测与时间同步的成本。我们用拓扑绝缘体Bi2Te3实现了手性可调谐的太赫兹发射,为未来脉冲式的手性太赫兹辐射源提供了可选的方案。最后,我们理论上研究了反铁磁体系中自旋流产生的行为,揭示了磁性体系自旋泵浦的普适规律,同时这也可以作为一种新型的太赫兹辐射探测方案。