太赫兹辐射产生的原理分为电子学方法和光子学方法。光子学方法是电子学方法的逆过程，它主要是把红外波段和可见光波段向太赫兹
波段转换，它的优点在于产生的太赫兹辐射具有很强的相干性。
光电导开关法
图1 光电导开关法辐射太赫兹原理图
如图1，太赫兹光电导天线是在低温生长的半导体表面上沉积两片金属电极，两端电极之间保持一条微米量级宽度的空隙。在光电导开
关两端上施加偏置电压后，当飞秒激光聚焦到天线缝隙表面时，基底材料中的电子吸收能量并从价带跃迁到导带，在天线表面瞬间
（10-14 s）生成光生载流子（电子）。电子在偏置电场的加速作用下定向迁移生成瞬态光电流，进而向外辐射太赫兹波。理论上只要
外加电场足够强，太赫兹辐射就可以得到显著的增强，但是实际实验中过高的能量会导致光电导开关被损坏。另外半导体基底、金属电
极的几何结构与泵浦激光脉冲持续时间共同影响着光电导天线（光电导开关）的性能。半导体基底须具有高载流子迁移速率、极短的载
流子寿命以及高击穿阈值。使用不同的波段激发往往需要不同的基底，常用的半导体基底材料有低温生长的砷化镓（LT-GaAs）、蓝宝
石（RD-SOS）等。
光学整流法
在线性材料中，双光束传输时相互不干扰，可独立传播，且其振荡频率均不变。当它们在非线性材料中传输时，两束入射光会混合并发
生和频振荡、差频振荡现象，所以出射光中不光有原频率的光，还会包含有其他频率成分的光波。而当具有高能量的单色光束在非线性
介质中传播时，它会在非线性材料中发生差频从而产生一个不变的电极化场，这个电极化场会在材料内部形成一个直流电场。这种现象
被称为光学整流现象。
图2 光学整流法产生太赫兹原理图
当超短飞秒脉冲激光在非线性介质中传输时，它可被视为由一组单色光束叠加而来。这些单色光束在非线性材料中发生差频现象，生成
一个低频振荡的时变电极化场，并向外辐射电磁波，该过程是一个二阶非线性过程如图2。由于激发激光脉冲是飞秒脉冲，这个电极化
场发射的电磁波便处在太赫兹频段，且发射的太赫兹电场强度正比于该交变电场对时间的二阶倒数：
上式中P代表电极化强度，“0”代表零频率， 代表二阶非线性介质的二阶非线性极化率，I表示入射激光脉冲的光强。光学整流法的关
键在于要满足一个非常重要的相位匹配条件，满足相位匹配需要激光脉冲的群速度与太赫兹波的相速度相等。材料的击穿阈值、非线性
系数都对产生的太赫兹辐射有影响，但一般条件下它的击穿阈值要远比光电导开关的击穿阈值要高。多见的光学晶体包括LiNbO3、
GaSe、ZnTe、InP、InTe、DAST、OH1、DSTMS等，其中有机晶体DAST是当前已知的非线性效应最高的介质之一。
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