以傅里叶变换极限脉冲作参考脉冲，利用单次测量分析法对复杂的皮秒脉冲进行测量,用窗口傅里叶变换代替傅里叶变换对干涉条纹进行时间-频率分析，直接提取出复杂脉冲的啁啾特性或光谱成分，将光谱图中的功率密度S(ω, t)沿ω轴求和重建脉冲的时域包络.分别用该方法和传统频域干涉测量法测量一个线性啁啾脉冲和一个复杂脉冲.结果表明，该方法可实现复杂整形脉冲的实时测量，且时间分辨率为70 fs.

在太赫兹通信等系统中需要利用太赫兹波调制器对信号进行调制。基于GaAs等传统半导体材料设计和制作的调制器在太赫兹波段的响应过低，因而很难应用于太赫兹系统。为了弥补传统调制技术在带宽和调制深度不够的缺点，设计了一种全新的基于硅基石墨烯的全光控太赫兹强度调制系统。该调制系统利用材料中光生载流子对太赫兹波的吸收特性，通过调节照射到材料上的可见光光强来改变光生载流子浓度，从而实现对太赫兹波强度调制。从理论和实验两方面对这种新型太赫兹强度调制系统的调制深度和调制带宽进行了研究。研究结果表明，在泵浦光功率密度为18 mW/mm2时，该调制系统能在实验使用的THz-TDS测试系统(0.1~2.5 THz)的整个频谱范围内进行有效的调制，调制深度可达到12 %。且随着泵浦光能量的增大，调制深度增大。

基于光整流效应，通过倾斜泵浦光波前 (TPFP)在铌酸锂晶体中实现相位匹配，是一种有效的产生太赫兹辐射的方法。建立了一种更完备的基于波面倾斜的产生太赫兹波的理论模型，用于分析不同泵浦光偏振下产生太赫兹波的转换效率。搭建了基于铌酸锂晶体光整流效应的高峰值功率太赫兹源和太赫兹时域光谱系统，并利用太赫兹面阵探测器对获得的太赫兹辐射进行了分析。结果表明，所获得的太赫兹辐射单脉冲峰值功率达到 0.56 MW，频谱宽度为 0.1 THz~2 THz，转换效率为 0.56‰，与理论模拟结果相符。

太赫兹脉冲单次测量技术对于不可逆或者单次超快过程的太赫兹光谱研究具有重要意义。为了实现无畸变的高频率分辨率的太赫兹脉冲单次探测，利用光栅产生了一束具有倾斜前沿的飞秒探测脉冲，并利用该探测脉冲实现了对太赫兹脉冲时域电场波形的单次测量，测量时间范围达到20 ps，频谱覆盖0.1 THz~2.5 THz 范围。且测量的结果与使用传统电光采样方法测量的结果相符合。对于基于光栅产生倾斜脉冲前沿的太赫兹脉冲单次测量方法进行了建模分析，获得了光栅和光学元件参数的选取，以及光路设计等指导性结论。

基于水下目标探测的应用需求，研制开发了一套激光水下距离选通成像系统。系统采用波长532 nm、最大单脉冲能量400 mJ的Nd: YAG脉冲激光器作为照明光源，采用最小选通门宽3 ns、像元1024×1024的ICCD相机作为门选通器件和图像记录器件，利用DG535型数字脉冲发生器作为精确延时和同步控制器件实现激光脉冲和ICCD相机选通门的同步以实现距离选通功能。利用该系统在某水库进行了水下目标探测实验，实验结果表明，该系统可在6.5倍的衰减长度上识别目标，在8倍衰减长度上发现目标。

为研究前向散射对水下成像的影响, 利用辐射传输理论建立了激光水下成像前向散射理论模型, 提出了水下成像前向散射影响系数, 用以表征前向散射对水下成像质量的影响程度, 并给出了前向散射功率及前向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析, 得出了水下成像前向散射光功率和影响系数随探测水深及水衰减系数的变化规律, 说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。