太赫兹(THz)科学的进步很大程度上依赖于THz辐射源的发展。强THz辐射有望极大拓展THz科学的应用范围，例如开辟非线性THz光学新领域、为制备和调控物质瞬态提供新手段。受限于晶体的光学损伤阈值，传统的非线性晶体光整流等方法产生的THz辐射强度已经出现了饱和迹象。而等离子体完全没有光学损伤的问题，是一种产生强THz辐射的新介质。近年来利用强激光-空气等离子体光丝的双色场方案在国际上备受关注，但受等离子体散焦等因素的影响，泵浦激光的光强远低于相对论强度，产生的THz辐射能量也相应受到一定限制。为充分利用太瓦(TW)甚至拍瓦(PW)激光的优势，本论文研究了相对论激光与固体靶作用产生强THz辐射的新途径，通过实验并结合PIC粒子模拟，不仅探索了不同激光-等离子体参数下THz辐射的产生机制，提出了三种辐射模型，并且尝试将THz辐射发展成为一种诊断激光等离子体相互作用的新方法。　　在中科院物理所极光-Ⅱ号激光装置上，开展了超强飞秒激光与固体靶作用产生THz辐射的实验，发现靶前THz辐射根据辐射特征可划分为靠近靶面的低频辐射和接近靶法线附近的高频辐射两大类。结合PIC粒子模拟，提出了靶面瞬态电流辐射模型，认为两类辐射分别源于沿靶面附近定向出射的超热电子束流和在靶面低密等离子体区域中电子横向输运形成的瞬态电流。作为对比和补充，在加拿大INRS-EMT研究所的TW激光装置上进行了低对比度飞秒激光实验。发现在小角度泵浦固体靶时，预等离子体对THz辐射具有增强效应，并观测到THz辐射与激光散射光中的3/2次谐波成分呈正相关。根据PIC模拟，认为在该实验条件下，THz辐射主要源于由双等离子体衰变过程加速的电子横向输运形成的瞬态电流。　　为了进一步研究不同激光参数下THz辐射情况，在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的COMET激光装置上，进行了相对论皮秒激光与大尺度预等离子体固体靶相互作用产生THz辐射的实验。发现反射方向的THz辐射呈现出随激光能量的增加非线性增长、并对预等离子体状态十分敏感的特点，实验观测到了最佳的预等离子体密度标长。这与其它方向的辐射显著不同。基于PIC模拟并与实验对比，提出了一种全新的THz辐射产生模型，认为在相对论强度的长脉冲激光与大尺度亚稠密等离子体作用过程中，由受激拉曼散射和相对论自调制等过程激发的大振幅电子等离子体波可通过静电波-电磁波模式转换产生宽带THz辐射。　　除了固体靶靶前THz辐射，也研究了靶后THz辐射。在200TW激光装置上，通过靶型设计，验证了靶后THz辐射的来源是前向超热电子束穿越靶后表面时激发的相干渡越辐射。利用相干渡越辐射的衍射调制和形成区理论，圆满解释了实验中观测到的THz辐射随靶参数的变化关系。PIC模拟和相干渡越辐射理论都很好地再现了实验中THz辐射的基本性质。实验中发现THz辐射与靶后离子加速并不具有相关性，表明THz辐射并非源于靶后鞘层场加速过程。这一认识澄清了人们对靶后THz辐射产生机制的误解。　　在上述不同条件的实验中，均获得了单发能量大于100μJ/sr的强THz辐射，这为非线性THz科学研究提供了一种新型的台面化强THz辐射源，同时也为激光-等离子体相互作用提供了一种新型诊断方法。基于不同的THz辐射模型，THz辐射可用来研究超热电子输运的动力学过程，或者诊断等离子体密度和等离子体波振幅、超热电子时空结构等信息。基于相干渡越辐射模型，利用靶后THz辐射频谱初步诊断了前向超热电子束的时间波形，发现电子束具有双脉冲结构，这有可能是首个观测到超热电子多次回流过程(recirculation)的实验证据。随着单发THz波形探测技术的发展，THz辐射有望提供更丰富的激光-等离子体相关信息。