传统的光泵THz激光器，由于其体积庞大、选模技术复杂和能量转换效率低，应用受到了限丨因此，THz激光器的小型化高效大功率输出和大范围调谐的研究一直比较活跃。研究结果，9能级系统的增益系数等于各组3能级的增益系数之和，即其中G由第i组3能级系统的密度方程矩阵决定3结果与讨论其中，Nv为激光介质有效工作分子数密度；X/X为激光介质的折光系数；kkp分别为THz激光信号与泵浦激光信号的角频率；W=k1-k为2个泵浦场的频率间隔；T，T和T1为激光损耗率。双纵模泵浦的相互作用（包括竞争或与增强）包含在（1）和（2）。

　　3.1超辐射式光泵THz激光器中的能量交换过程是在双纵模泵浦下，不改变工作气压和泵浦功率等工作参数，超辐射式光泵THz激光器中泵浦激光和THz激光在腔中不同位置的能量分布为了比较完整的双纵模光泵THz激光信号在腔中的能量交换过程，光泵THz激光器的腔长的取值略长于佳腔长，本文取0.5m由（a）可知，泵浦激光的2个纵模对应的泵浦光强曲线Ip01/p02基本重合，并且在腔中沿z方向（光轴方向）不断衰减；而THz激光信号光强Is在经超辐射式光泵THz激光器中泵浦激光和THz激光在腔中的能量分布过了一段区域（Q 000~0.150m）后沿z方向明显增大，在0.287m处达到其峰值（20770W/cm2），这表明泵浦激光与THz激光在进行能量交换在0. 287m以后，腔中余下的气体分子不再被激活，THz激光信号Is出现饱和，此时泵浦激光/p0KIp02与THz激光信号Is之间的能量交换很弱，能量主要通过驰豫过程而消耗从介质增益系数来看圃2（b），泵浦信号2个纵模的吸收系数I IG>2l沿z方向越来越大，即/p01/p02的相对衰减率越来越大；对THz激光信号的增益系数G而言，起初沿z方向逐渐增大，当达到其大值后又急剧减小。这表明在激光器的起始段过程在这段激光介质内完成在饱和区，THz激光介质从泵浦激光的2个纵模中得到的能量已不足以弥补损耗的能量，导致Gs等于甚至小于阈值，/s达到饱和后逐渐减小。

　　3.2腔式光泵THz激光器中的能量交换过程在腔式光泵THz激光器中，THz激光信号在腔中往返放大多次才达到稳定的输出。是在双纵模泵浦下，不改变工作参数，腔式光泵THz激光器中泵浦激光和THz激光在腔中的能量分布。

　　由（a）可知，在腔式THz激光器中，泵浦激光的2个纵模对应的泵浦光强曲线/p01/p02也基本重（完全激活区），THz激光信号光强的相对增长率很大但由于THz激光信号的起始光强很弱（只有K1CT 13W/cm-2），图（a）中/s曲线的起始光强很低。当G减小到接近阈值时，/s达到大值图（a），随后由于驰豫过程与THz激光信号的自吸收效应的作用，G继续减小，终变为负值，/s将不断合，并沿z方向不断衰减；而THz激光信号光强/s沿z方向不断增大，在0.230m处达到峰值（24 500W/cm2），此后/s不断减小。从介质增益系数来看，泵浦信号2个纵模的吸收系数（IG）沿z方向越来越大，而THz激光信号的增益系数Gs沿z方向逐渐增大到其大值后开始减小。当G减小减小。

　　由此可见，在超辐射式光泵THz激光器中，THz激光介质可分为激活区和饱和区。在激活区，Gs大于阈值，/s得到放大，泵浦激光2个纵模的能量有效地转换为THz激光能量，彼此不存在竞争，能量的转换到接近阈值时，/s达到大值，随后由于驰豫过程与远红外信号的自吸收效应的作用，G继续减小。而G在0.38m处的一个小的峰值，则主要是由于激光信号在腔中来回反射的结果比较和图河以看出，超辐射式THz激光一，=/网腔式光泵THz激光器中泵浦激光和THz激光在腔中的能量分布器在腔长0.287m处达到峰值20770W/cm2，而腔式THz激光器在0.23m处达到大值24500W/ cm2，后者要比前者提前0. 057m达到大值，而且幅值高出很多。这表明，在腔式光泵THz激光器中，THz激光介质也存在激活区和饱和区，但由于信号在腔中的多次往返放大迭加，不仅其激活区较之超辐射式明显缩短了，而且输出信号强度也提高了。

　　3.3频谱特性是光泵超辐射式和腔式NB分子THz激光频谱特性曲线从图中可以看出，在相同的工作参数下，超辐射式THz激光器的激光频谱双峰明显；而腔式THz激光器的频谱相互交叠，彼此加强，展宽为连续谱，较之于超辐射式，具有宽带辐射的特点。主要原因是在腔式THz激光器中，弱信号频谱在腔内来回反射得到充分放大，而强信号的频谱由于增益的饱和效应而受到抑制，导致谱线变宽。而且由于腔式THz激光器的辐射频带比超辐射式的频带要宽得多，其总的输出光强也远大于超辐射式THz激光器的输出光强从还可以看出，腔式THz激光器的频谱呈多纵模结构，具有频率调谐和限模作用，这为研制连续大范围可调谐的光泵THz激光器提供了条件。

　　光泵超辐射式与腔式THz激光器频谱特性曲线3.4佳腔长Lopt从（a）及（a）还可以看到，在双纵模泵浦时，一定工作参数下的超辐射式和腔式光泵THz激光器都存在佳腔长Lpt，即超辐射式光泵THz激光器的为0.287mP2（a），而腔式光泵THz激光器的为0.230m，前者比后者要短0.057m很明显，腔式THz激光器缩短了佳腔长这主要是因为，在腔式光泵THz激光器中，激光信号的来回反射缩短了所需要的激活区，从而有效地缩短了工作管长3.5佳工作气压是在双纵模泵浦下，光泵腔式与超辐射式THz激光器输出光强随工作气压变化的理论曲线。

　　从图可知，在一定工作参数下，双纵模泵浦的超辐射式和腔式THz激光器都存在着佳工作气压，腔式THz激光器的佳工作气压为15. 5（<133.3Pa），而相同工作参数下的超辐射式THz激光器的佳工作气压为18.5（K133.3Pa），前者比后者要小3（K 133.3Pa）这说明双纵模泵浦的腔式THz激光器的佳工作气压值小于相同工作参数下超辐射式THz激光器的佳工作气压值，这一规律可以根据上述的泵浦激光与THz激光信号之间的能量交换过程得到完满解释。即当工作参数一定时，在一定范围内，腔式THz激光器中的激光信号在腔中来回反射放大作用，使得所需的激活区缩短，从而导致相应的佳工作气压值降低。