太赫兹波层析成像技术是利用太赫兹波的穿透性对样品进行旋转投影数据采集，通过层析重建算法获得样品的二维横截面图，并实现样品的三维内部结构图的重构。本文介绍了基于面阵式探测器连续太赫兹波层析成像系统。该成像系统的优势在于利用了面阵式探测器记录二维投影数据，相比扫描层析成像系统，提高了投影采集速率。为了获得高精确度的二维投影数据，利用角谱衍射传播算法将二维投影图传播至样品后表面，实现抑制太赫兹波在物体外部衍射效应，最终利用滤波反投影算法重建出高保真的样品三维内部结构图，并进一步探索了基于面阵式探测器的连续太赫兹波层析成像技术在无损检测和安全检测上的可行性。

针对紧凑型光泵气体太赫兹激光器(OPTL)技术, 设计并研制了全金属波导结构的气体太赫兹(THz)激光器原理样机.THz激光器工作介质为CH3OH气体, 最佳工作气压30 Pa, 在波长9.69 μm、连续功率44 W的9P(36)支 CO2激光泵浦下, 实验测得在2.52 THz频点输出功率150 mW, 光子转换效率为8.4%.研究THz激光输出功率与CH3OH工作气压、泵浦光功率的关系、以及THz激光输出稳定性, 并通过压电陶瓷对THz激光腔长进行精密调节, 同时测量输出功率的变化情况, 讨论了金属波导THz激光器的纵模特性.实验工作与结果为下一步紧凑型折叠波导腔全金属OPTL的研制提供了参考.

采用太赫兹时域光谱技术对传统中国壁画的部分制作流程进行了分析，获得了壁画制作每个流程的太赫兹时域反射谱。研究了传统中国壁画在0.2～1.0 THz频率范围内的太赫兹光谱特性，得到了其在室温环境下的太赫兹吸收谱和折射率。结果表明，各样品的折射率平均值和吸收系数的峰值频率差异显著。研究结果能为太赫兹时域光谱技术在壁画信息提取领域的应用提供参考。

复合型金属网栅耦合输出镜是大功率光泵THz激光器的关键元器件之一,对激光器的输出功率和光束质量至关重要.研究完善了复合型金属网栅耦合输出镜的理论模型,提出反射率,透射率和损耗的计算和评估方法.设计并制作出2.52 THz波段,反射率透射率为(70%/11%)和(87%/4%)的两种耦合输出镜,对CO2泵浦激光的反射率达95 %以上.为大功率光泵THz激光器的开发提供了理论和技术支持.

阐述了平行和楔形衬底复合型输出耦合镜(HOC)的反射率、透射率和损耗的计算方法，特别引入了品质因子进行损耗分析，可正确评价HOC质量的优劣。模拟了楔形衬底中楔角的变化对F-P效应调制的改善程度，楔角增大到0.3°时，HOC的透射率对波长和衬底厚度的微小变化不再敏感。楔形衬底使输出THz光斑在y方向上发生畸变，但0.3°楔角时输出光斑仍可保持较好的高斯形状。

太赫兹同轴数字全息成像是基于太赫兹波干涉记录的一种新型成像技术，具有光源相干性要求低、光路结构简单、成像分辨率高、实时定量获取物光波复振幅信息等特点，非常适用于太赫兹波段成像。搭建了一套连续太赫兹波同轴数字全息成像装置，通过全息图预处理和相位恢复算法，获取了样品的振幅和相衬图像，有效抑制了共轭像，并进一步探索了太赫兹同轴数字全息技术在生物医学检测上的可行性。

太赫兹在高速率通信、高分辨力雷达等方面具有广阔的应用前景，而对太赫兹辐射的大气传输特性及其规律进行系统的理论与实验研究则是发展利用该频谱资源的基础条件。对大气作用于太赫兹频段电磁辐射的吸收衰减进行了实验测试研究。通过双光路的差分系统设计，尽可能地减小太赫兹辐射源输出功率不稳定性所产生的系统误差，完成大气模拟环境下太赫兹波段多个频点传输的功率变化测定，以探索大气环境对不同频段THz波衰减的规律性;同时，建立太赫兹大气传输特性动态数据库对海量大气环境数据进行有效地分析，为实验数据处理及理论研究提供支持。

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一，其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜，构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟，计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔，而对于大菲涅尔数的光栅腔， Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模，可能优先于Littrow波长的高阶模起振，导致光栅腔的波长选择性降低。