太赫兹调频连续波成像技术具有高功率、小型化、低成本、三维成像等特点, 在太赫兹无损检测领域受到了广泛关注。然而由于微波及太赫兹器件限制, 太赫兹信号带宽难以做大, 从而制约了成像的距离向分辨力。虽然高载频可实现较大宽带, 但伴随的低穿透性和低功率会限制太赫兹调频连续波成像系统的应用场景。因此, 聚焦于太赫兹波无损检测领域, 提出一种时分频分复用的 114~500 GHz超宽带太赫兹信号的产生方式, 基于多频段共孔径准光设计, 实现超带宽信号的共孔径, 频率可扩展至 1.1 THz。提出一种频段融合算法, 实现了超宽带信号的有效融合, 距离分辨力提升至 460 μm, 通过人工设计的多层复合材料验证了系统及算法的有效性, 并得到封装集成电路(IC)芯片的高分辨三维成像结果。

为更好地设计基于不同材料、不同制作工艺文物的最佳保护方案, 文物保护科技人员首先需要选用最有效的无损检测方法对文物进行全面检测。太赫兹波具有光子能量低、对非金属和非极性物质有较强穿透性、可同时获得脉冲电场振幅和相位信息、较好的抗干扰能力等独特性质, 使其在诸多无损检测方法中脱颖而出。本文系统综述了太赫兹技术在文物无损检测应用中的最新研究进展; 阐述了不同类型文物材料的太赫兹光谱特征、太赫兹成像检测技术原理和特点; 指出了太赫兹无损检测技术对不同类型文物进行无损检测的技术关键点, 列举了太赫兹技术在文物科学领域最成功和最具代表性的应用实例。最后展望了太赫兹无损检测技术在文物保护领域的发展趋势。

由于其独特的大气敏感特性，太赫兹波在大气遥感领域起着越来越重要的作用。国际上太赫兹大气遥感技术发展方兴未艾。2004 年，美国NASA发射AURA卫星，探测仪器中包括了具有两种极化的25 THz 辐射计；2007年，欧空局ESA研制了Marschals外差式光谱仪，采用临边探测方式探测气体成分在亚毫米波段热辐射的高光谱。我国在轨气象卫星风云三号已经具备毫米波段辐射计，风云四号卫星是世界上首颗搭载太赫兹遥感仪的地球静止轨道气象卫星。针对我国大气遥感的现状，在概述国内外太赫兹遥感应用和技术的基础上，提出发展自主知识产权的大气遥感技术的思路；大力发展自主知识产权的太赫兹关键器件、太赫兹探测仪系统集成，研究太赫兹大气探测的新原理和反演新方法，整体提升我国在大气遥感领域的技术水平。

阐述云对气候变化的重要影响，介绍云测量的常用遥感手段，分析太赫兹波段大气吸收谱线以及云粒子对太赫兹波的散射特性。在此基础上结合太赫兹波自身所具有的特点，通过与传统云探测技术手段进行对比，分析星载太赫兹雷达测云的优势。最后给出星载太赫兹测云雷达的辐射源可行性分析。

针对太赫兹频段具有大带宽的特点，阐述了太赫兹波段进行高分辨力成像的原理，按照微波上变频的方法，将微波源通过混频和倍频方式得到太赫兹频率源;采用频率步进脉冲体制，设计和实现了220 GHz太赫兹主动成像系统;并在暗室和外场进行了分辨力测试和拉距实验，获得的纵向分辨力达4 cm，测试距离达10 m。