太赫兹辐射具有独特的透射与反射性、低光子能量带来的生物安全性、以及光子能量与分子振动或转动能级相匹配等特点,在安检、成像、通信、光谱检测、物性研究与调控等领域具有重要的应用前景。本论文的研究工作概述为两部分。第一部分内容为强场太赫兹辐射的产生与探测。强太赫兹源是太赫兹科学的关键之一。在强场太赫兹源中,利用飞秒激光泵浦铌酸锂晶体的倾斜波前方案较为普遍。这种太赫兹源的聚焦场强最高可达到数MV/cm。但是,考虑到晶体的损伤阈值和饱和,进一步提升场强遇到了一定困难。而等离子体没有损伤阈值,具备获得更高功率太赫兹辐射的能力。超强激光-固体靶相互作用的太赫兹源的单发能量已达200 m J,是目前实验室报道的太赫兹脉冲能量的最高水平。本论文开展了强激光与金属丝作用产生太赫兹辐射的实验研究,探讨了靶点到丝端距离、丝半径以及塑料包覆层对太赫兹辐射的影响:观察到太赫兹能量随靶点到丝端的距离增大而增大而后趋于饱和的现象;太赫兹辐射为径向偏振,并且能量在丝半径在100-250μm范围内时得到最优化;塑料包覆层也有助于太赫兹波沿丝靶的传播。另外,针对单发强场太赫兹源,本论文介绍了两种太赫兹频谱单发测量装置,包括集成式太赫兹滤片和迈克尔逊太赫兹频谱测量系统。本论文的第二部分内容为太赫兹脉冲与电子相互作用,按场景分为强激光-固体靶作用和超快电子衍射两种情形。得益于太赫兹场强的提高,人们开始关注太赫兹驱动的电子加速或太赫兹条纹相机等研究。激光与固体靶相互作用既可以产生强太赫兹脉冲,也可以产生超热电子作为天然的电子源。因此,强激光与固体靶相互作用可以方便地进行太赫兹-电子相互作用的集成研究。本论文讨论了太赫兹传播方向与电子运动方向共线同向和垂直的两种相互作用布局,通过计算模拟研究了激光与固体靶相互作用情形下太赫兹脉冲对于电子的偏转和加速作用,分析了太赫兹场强、周期、波形等参数的影响。本论文还进行了初步的实验演示,证实了太赫兹脉冲对于同源超热电子的偏转作用。强场太赫兹辐射能够直接激发包括晶格相变在内的原子层面上的物理过程,而超快电子衍射是一种重要的动力学研究手段。要实现太赫兹泵浦的超快电子衍射,必须要考虑泵浦太赫兹对于电子探针的作用问题。本论文根据实际实验情况设计了正向和反向两种基本实验方案,通过计算模拟分析了在不同的电子-太赫兹延时下,电子到达样品时的偏角和偏移量,还探讨了样品透过率、电子速度、太赫兹频率、太赫兹波形以及离轴抛物面镜焦距对于偏角的影响。另外,为了减轻太赫兹场对电子的偏转作用,提出了三套改进方案:选取合适的太赫兹波形使得电子受到的正负方向作用抵消;引入反射镜或采用非共线方案来减少作用距离;采用反向布局再利用金属网来屏蔽电子在样品前传播路径中的太赫兹波。这些方案对于太赫兹泵浦的超快电子衍射实验具有重要的参考价值。