利用太赫兹时域光谱技术信噪比高、频带宽、入射波光子能量低等特点，以及仪器操作简单、测试速度快等优势，对地学领域中的岩石矿物的成分、结构等参量的表征进行了总结，特别是围绕岩石矿物的光学性质、矿物中水的含量、填料矿物的表征、矿物对太赫兹波的调制等方面进行阐述。为研究岩石矿物的形成条件、矿化过程、矿物应用等内容提供一种新型的分析手段，拓展了太赫兹光谱技术的应用范围。

采用太赫兹时域光谱技术，对高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯三种塑料的粒径、混合物的类型和含量以及吸附性能进行了表征。特别是对聚氯乙烯-聚丙烯混合物在0.2～1.6 THz范围内随含量和频率变化的光学参数(折射率和吸收系数)进行了对比分析，对三种塑料与填料碳酸钙和高岭土共混物在0.2～1.4 THz范围内随含量和频率变化的光学参数进行了表征，并建立了相关曲线，为太赫兹范围内塑料光学性质的有效利用提供了参考。所提方法作为近红外光谱塑料检测方法的补充，为工业生产中填料含量的监控提供了技术手段。此外，通过太赫兹时域光谱技术，可以区分不同微塑料吸附常见海水污染物甲基橙的现象，对不同时间点下经聚氯乙烯吸附后的甲基橙进行比较，发现不同粒径的塑料呈现不同的散射吸收，且经不同粒径聚氯乙烯吸附后的甲基橙溶液有显著差异，这些现象对微塑料的环境污染分析具有重要意义。

太赫兹波数字全息成像技术结合了太赫兹成像技术和数字全息成像技术的优势, 是一种新型相衬成像技术, 具有光源相干性要求低、光路结构简单、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。影响数字全息成像技术分辨力的因素有多种, 其中一个主要因素是探测器靶面尺寸的大小, 因此, 提出合成孔径方法扩大探测器靶面尺寸, 提高太赫兹数字全息的成像分辨力。文中搭建了连续太赫兹波同轴数字全息成像装置, 获取了样品高质量、高分辨力的振幅和相衬图像。实验结果有效说明了合成孔径方法可以提高太赫兹数字全息成像分辨力。

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。

基于复频域光学相干层析成像(CSD-OCT)系统在参考镜虚像位置附近成像分辨率高的特点，采用移位复用复频域光学相干层析成像方法，通过将参考镜虚像位置依次移到样品特定待测深度，获取整个样品感兴趣深度区域的高质量成像。进一步结合横向扫描，对多层堆叠的盖玻片样品进行了移位复用层析成像实验，结果表明，将参考镜虚像位置移到样品内部指定探测位置附近进行去镜像层析成像，可以获得该区域更加清晰的层析成像结果。该方法可以获得更深的有效探测深度，灵活地实现样品指定深度的有效成像探测，也充分利用了光学相干层析成像系统的带宽。

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。

同轴数字全息具有光路简单、光源相干性要求低、充分利用相机空间带宽积等优点，在各领域得到了广泛的应用,但其固有的离焦共轭像会严重降低再现像的质量。相位恢复算法能够借助记录面的光场强度，恢复出丢失的相位信息，去除共轭像的影响。对同轴全息的记录与再现、相位恢复算法的分类和基本步骤逐一进行了介绍，并按照约束条件、多物距、多波长、初始值优化这四个方面对各种相位恢复迭代算法进行了分析和讨论，列举了各种算法的约束条件和实验结果，最后对算法的发展进行了展望。