光泵气体太赫兹激光器能够输出高能量、高光束质量的太赫兹激光,在太赫兹相干探测、太赫兹光谱学以及等离子体诊断等领域具有重要应用价值。在过去的几十年中,虽然光泵气体太赫兹激光器得到了不断的发展,但仍然存在体积大、效率低等亟待解决的问题。尤其是目前难以制造红外/太赫兹波段的高性能二色片,使得高效率光泵气体太赫兹激光器的发展受到制约。波长为192μm的太赫兹波对许多材料具有很强的穿透能力,并且其光波频率处于大气窗口之内,因而在近年来备受关注。鉴于此,本论文从理论和实验两方面开展了光泵CH₃F气体192μm太赫兹激光器的研究工作,以期获得高效率的192μm太赫兹辐射源。理论方面,根据10.17μm CO₂激光泵浦CH₃F气体介质产生192μm太赫兹激光的能级跃迁过程,建立了四能级速率方程模型。针对泵浦脉冲宽度为100ns的短脉冲作用情况,采用四阶龙格-库塔法对激光速率方程组进行求解,数值分析了泵浦能量、工作气压、谐振腔腔长及输出耦合镜透过率等工作参数对太赫兹激光的脉冲延时、脉冲宽度、输出能量及能量转化效率的影响,从而为光泵CH₃F气体192μm太赫兹激光器的系统设计和实验研究提供理论依据。实验方面,通过对CH₃F气体介质在192μm波长处的吸收特性和增益特性的研究,给出了192μm太赫兹辐射实现受激放大的工作条件,开展了无谐振腔的光泵192μm太赫兹激光器的实验研究。基于泵浦入射窗对后向太赫兹辐射的反射作用,实现了192μm太赫兹辐射的双程放大,讨论了工作气压、泵浦能量和增益介质长度等工作参数对太赫兹辐射能量的影响。在泵浦能量为600m J、工作气压为1350Pa、增益介质长度为185cm的条件下,获得了脉冲能量为0.48m J的192μm太赫兹辐射输出,该能量为单程放大过程输出能量的5.3倍。通过讨论太赫兹辐射强度、脉冲延时时间及脉冲宽度随气压的变化关系,对光泵CH₃F无腔太赫兹激光器的运行机制进行了研究。研究结果表明其输出的太赫兹辐射来源于自发辐射的受激放大过程。此外,基于一对Ge平面镜组成的F-P干涉仪实现了太赫兹波长的测量,实验测得光泵CH₃F无腔太赫兹激光器输出的辐射波长为187.2μm。基于Zn Se窗片和石英晶片组成的F-P太赫兹谐振腔,实现了192μm太赫兹激光振荡,讨论了泵浦能量、谐振腔腔长及输出耦合镜透过率等工作参数对192μm太赫兹激光输出能量的影响。在泵浦能量为600m J、腔长为100cm、输出耦合镜透过率为78%的条件下,获得了脉冲能量为0.6m J、峰值功率为7.1k W的192μm太赫兹激光输出,相应的能量转化效率为0.1%。当采用刀口扫描法对太赫兹激光的光束特性进行研究时发现,太赫兹激光的横向强度分布符合高斯分布,即获得的192μm太赫兹激光模式为基横模,在水平方向和竖直方向上的发散角分别为17mrad和17.3mrad。在室温为25℃、空气湿度为50%的条件下测得192μm太赫兹激光的大气衰减系数约为0.012cm-1,并且192μm太赫兹激光能够透射白纸、塑料和有机玻璃等材料,这些特点使得192μm太赫兹激光有潜力应用于短距离太赫兹探测和成像。采用镀增透膜的薄Ge片作为红外/太赫兹波段的二色片,构建了高效率光泵CH₃F气体192μm太赫兹激光器。基于标准具效应,Ge二色片在入射角度为30°时实现了对10.17μm红外激光98%的透射以及对192μm太赫兹激光76%的反射,有效地减小了太赫兹谐振腔的本征损耗。在泵浦能量为600m J、腔长为100cm、输出耦合镜透过率为64%的条件下,获得了脉冲能量为0.92m J、峰值功率为10k W的192μm太赫兹激光输出,相应的能量转化效率为0.16%,这是迄今报道的光泵192μm太赫兹激光的最高效率。通过改变泵浦支线和Ge二色片的入射角度,实现了光泵CH₃F气体太赫兹激光器的调谐输出,分别获得了波长为181μm、261μm、360μm和496μm的4支高效率光泵太赫兹激光谱线,其中波长为261μm和360μm的太赫兹激光的能量转化效率均为迄今报道的最高效率。该结果表明基于角度调谐的Ge二色片可应用于100⁵00μm波段的高效率光泵气体太赫兹激光器。