克尔效应是另一个众所周知的三阶非线性现象，它所诱导的折射率变化和相位调制与所施电场强度平方成正比，这与属于二阶非线性现象的泡克耳斯效应截然不同。Hoffmann等人报道了利用峰值场强可达150 kV/cm的单周期强太赫兹脉冲，在多种液体（CS2，CH2I2，CCl4，CHCl3以及苯等）样品中产生克尔效应的实验研究结果［39］。所施加的强太赫兹波场，可通过克尔效应而引起被测液体的感应双折射，从而会导致一个波长为800 nm和时宽为100 fs的探测光束偏振状态的相应变化。实验中采用了类似于图17-5所示的平衡双探测器方法，测量了克尔信号强度（与折射率变化量成正比）随太赫兹波峰值场强而变化的依赖关系。图17-13（a）给出了在CS2中测得的实验曲线，显示出感应折射率变化的确与太赫兹场强成二次方关系。在同一实验中，通过改变强太赫兹脉冲与探测光脉冲之间延迟的方法，测量了不同液体样品中感应折射率变化的时间响应特性。在同样实验条件下对不同液体测得的结果由图17-13（b）所给出，作为对照，其中图底部的虚线曲线为太赫兹场时间波形的平方曲线。由该图可看出，在所测样品中CS2液体给出最大的折射率变化，但却呈现出略慢的上升时间和相当长的下降时间，这表明对折射率变化的主要贡献来自各向异性分子的感应再取向。而CCl4液体虽然给出非常弱的克尔信号，但其时间响应基本与太赫兹场同步，表明对折射率变化的贡献主要来自电子云畸变。显然，通过这类基础研究，可以揭示在太赫兹波段强场与物质相互作用过程中的各种动力学特性。
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图17-13 在CS2中测得克尔信号与所施加太赫兹场峰值场强的平方关系曲线（a）以及不同液体中测得克尔信号的时间波形（b）（底部虚线表示太赫兹场的平方曲线）［39］
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