珐琅在宫廷艺术品中享有重要地位，其制作工艺复杂，为了更好地分析珐琅的制作工艺，各种无损的科技手段都被用于珐琅的研究。太赫兹作为最后一个未被完全开发的波段，近年来被广泛应用于无损检测领域，例如通信、安检和航天等。将太赫兹技术应用于珐琅的保护和修复具有重要意义。本文搭建了基于异步光学采样（ASOPS）的高速扫描太赫兹系统，将此系统用于珐琅的反射成像研究。实验结果表明，胎体和掐丝结构的反射率较高，但边缘图案的反射率没有中间金属反射率高。掐丝结构的金属丝较细，太赫兹图像仍可以清晰地显示出它的形态，但并没有观察到不同珐琅釉料颜色的差别。珐琅片的内部至少有两层结构，分别为胎体层和掐丝釉料层。掐丝珐琅釉料层的表面并不平整而是呈现包络状，可能是在制作珐琅的最后一步磨光的过程中磨得不完全，底层的胎体平整而规则。

面对第三代红外探测器对多波段探测的需求，中 /中波双色同时获取两个波段的目标信息，对复杂的背景进行抑制，可以有效排除干扰源的影响，提高了探测的准确性，增强了在人工及复杂背景干扰下的目标识别能力，因此中 /中波双色探测器设计和制备最近快速发展起来。锑化铟红外探测器通过分光可实现两个中波波段的探测，锑化物 Ⅱ类超晶格探测器通过能带结构设计实现多波段探测。本文阐述了锑化物中/中波双色红外探测器的主要技术路线和目前研究进展，与传统 InSb双色探测器相比，中/中波双色超晶格红外器件用于红外成像探测具有鲜明的特点和优势，但需要在探测器结构设计、锑化物超晶格材料生长、阵列器件制备等方面进行进一步研究，以提高探测性能，满足工程化应用需求。

针对太赫兹光场成像中由前景遮挡物影响感兴趣信息采集的问题,提出基于多视角合成孔径的太赫兹光场成像去遮挡算法。在分析太赫兹光场成像数字重聚焦原理的基础上,首先使用太赫兹焦平面阵列相机来采集太赫兹光场的原始数据,然后通过确定最小泛化误差来定位数字重聚焦深度,最后应用经验模式分解(EMD)法对重构图像进行增强处理,得到目标物轮廓分明、抑制遮挡物干扰的太赫兹图像。实验结果表明,太赫兹光场技术与合成孔径技术的结合可有效降低遮挡物的影响,另外证实了EMD法具有改善太赫兹图像质量的能力。

在前期工作中，通过对太赫兹光场图像进行离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)滤波和数字重聚焦，初步实现了图像去噪和前后景分割。为了进一步得到质量更高的太赫兹光场原数据并达到更加精确的深度分割效果，改进了实验方案及处理方法，并提出了一种基于极平面图像(Epipolar Plane Image， EPI)的太赫兹光场深度估计方法。在太赫兹图像特性的基础上，给出了深度与视差的关系，并利用局部视差和置信度构建了全局深度图，从而达到了深度估计的目的。最后，在实验中通过10×10的相机阵列采集太赫兹光场数据，得到了准确聚焦于不同平面的重聚焦结果和高分辨度的深度估计图，实现了太赫兹光场成像的深度估计。

对文物的保护和修复是一项覆盖考古、物理、化学及生物等多学科交叉的工作,利用各种科技手段无损地表达文物的历史意义一直是文保工作者的发展方向。太赫兹作为近二十多年来的新兴学科,被广泛应用于各个领域,例如安检、药品质量监督和半导体等,尝试将太赫兹应用到文保领域也是近年来的研究热点。主要讲述太赫兹飞行时间成像在漆器盒子样品上的应用。实验结果表明,研究的漆器盒子样品具有至少两层结构,胎体是木质材料,在木质材料的表面涂漆并在上面描绘不同的图案,达到装饰的目的。并且可以通过太赫兹飞行时间成像检测漆盒中的胎体也就是木质结构内部是否存在损坏。

针对基于单一性能指标进行组合导航滤波算法品质评估不全面的缺陷, 提出了多性能指标融合的滤波算法品质评估方法。首先, 定义了描述滤波算法准确性、实时性、稳定性和可靠性的性能指标; 然后,建立了基于投影寻踪的组合导航滤波算法评估模型, 采用遗传算法求解出最优投影方向, 给出组合导航滤波算法总的评价指数; 最后, 对常规Kalman滤波和自适应滤波算法进行了仿真实验, 结果表明, 该方法可用于滤波算法的品质评估。

平衡探测器是直接探测太赫兹信号的器件，位于高速太赫兹时域光谱 (THz-TDS)系统末端光信号检测部分，是将光学信号转变为模拟电信号的关键器件，其性能决定了测量出的 THz信号的精确度。利用 2个低噪声光电二极管串联，直接探测出 2束激光的差值光电流，降低了探测噪声；选用增益带宽乘积为4 GHz的运算放大器对差值光电流进行两级放大，得到高动态范围的 THz信号，提高了THz信号的探测速度，并测量了 α-乳糖一水合物吸收峰，得到了和文献中相同的吸收峰。

太赫兹光场成像是一种太赫兹波段内的计算成像手段。在太赫兹相机扫描成像的基础上进行了图像预处理和光场计算。针对太赫兹相机受器件性能限制导致输出图像存在噪声大、分辨率低和视场小等问题, 对基于相机扫描的太赫兹光场成像进行了预处理, 通过控制二维平移台, 采集到一系列存在特定视角差别的目标图像；采取高通滤波方式对图像进行处理, 得到噪声小、锐化程度好的图像；在不降低图像分辨率的基础上利用Harris特征图像拼接算法计算得到较大视场的图像。通过上述方法, 有效地提高了光场成像质量, 为实现太赫兹光场成像三维重构奠定了基础。

太赫兹时域光谱技术是一种在太赫兹频段内, 广泛应用的光谱测量技术。 这种技术可以用于许多物质的频谱分析, 对于研究化学、 半导体与生物分子等领域有着无可比拟的作用。 然而用该系统进行样品探测时, 受回波的影响频谱分辨率较低; 受太赫兹波光斑大小以及待测样品与电磁波相互作用距离长短的影响, 样品消耗量较多, 并且整个系统的占用空间较大, 这些局限性都限制了太赫兹时域光谱系统的进一步发展。 为了突破太赫兹时域光谱系统的局限性, 设计了一种将太赫兹泵浦区、 探测区和传输波导集成到一个硅片上的太赫兹片上系统, 该系统不仅能够解决上述系统的局限性, 还能够省去样品测量前的光路准直环节, 使样品的测量过程更加简便, 同时集成化的系统也很大程度上提高了太赫兹波传输的稳定性。 在太赫兹片上系统中, 泵浦区和探测区的光电导天线是由低温砷化镓和金属电极制成, 由于受到太赫兹片上系统的高度集成化和低温砷化镓晶体生长条件的限制, 如何制备出低温砷化镓半导体薄膜衬底, 并将其转移与键合, 是太赫兹片上系统研制过程中的关键环节。 首先利用分子束外延(MBE)技术制备出由半绝缘砷化镓、 砷化镓缓冲层、 砷化铝牺牲层和低温砷化镓层构成的外延片, 然后利用盐酸溶液与砷化铝和低温砷化镓反应速度差别较大的原理, 将200 nm厚的AlAs牺牲层腐蚀掉, 从而得到2 μm厚的低温砷化镓薄膜。 为了更加高效并且完整地得到低温砷化镓薄膜, 研究了盐酸溶液在不同温度和不同浓度下与AlAs牺牲层的选择性腐蚀速率的关系。 给出了低温砷化镓薄膜制备过程中盐酸的最佳体积比浓度和最佳温度, 即在73 ℃下13.57%的盐酸溶液中进行砷化铝牺牲层的腐蚀。 相比于已有工艺, 这种腐蚀方法对实验设备的要求较低并且具有较高的安全性。 最后, 将单层低温砷化镓薄膜转移键合至硅片上, 并制成光电导天线的结构。 利用飞秒激光脉冲进行激发探测到太赫兹信号。 由此说明, 低温砷化镓薄膜的获取、 转移与键合工艺能够满足芯片级太赫兹系统的制作要求, 这为太赫兹片上系统的进一步研制打下了坚实的基础。