为了改进传统叠层成像系统探测距离较近，探针波束难以被有效利用的缺点，提出了基于聚焦高斯波束的太赫兹叠层成像实验系统。基于叠层成像原理，使用角谱传输理论，用聚焦的高斯波束替代传统小孔产生的衍射波束，通过计算机仿真实验验证这种替代的可行性，完成了相应的成像实验。结果表明，在0.1 THz波段采用聚焦的高斯波束进行太赫兹叠层成像是可行的，仿真与实验结果证明了此系统的可行性。在探测距离为50 mm的条件下，理论深度分辨率达到了λ/4，实验系统深度的分辨率为λ/2，充分说明了这种叠层成像系统的有效性。

为了实现低频段太赫兹高斯波束整形为大尺寸平顶波束，提出了一种利用双相位板结构设计大尺寸平顶波束整形系统的方法。基于Input-Output算法，利用角谱理论计算系统参数，同时对所设计系统进行了数值仿真并搭建了实验系统，验证了出射光场的横向强度分布是否符合预期。结果表明，所设计的双相位板整形系统能够成功将0.1 THz高斯波束转换为百毫米尺寸的平顶波束，仿真结果与理论较为接近，证明了设计系统的合理性。实验中波束直径达到228 mm，虽存在部分能量泄漏，但是平坦程度很好，相对均方根甚至优于理论和仿真结果，可达89%以上，充分说明了设计方法的有效性。

相位恢复是利用能观测到的强度信息恢复原始相位信息。强度传输方程（TIE）作为一种传统的非干涉相位恢复技术，只需通过测量至少两个相近平面的强度信息即可计算出相位信息。这种方法通常需要通过移动被测物体或摄像机来获取强度图像，不可避免地会产生机械误差。提出了一种新的相位恢复方法：与色散融合的混合相位恢复算法（CD-HPR）。通过设置不同波长的光通过单透镜系统得到物体在同一位置成的像，这样不需要机械运动就能获得聚焦和散焦图像强度，然后结合散焦量与波长之间的关系计算出散焦量，再用强度传输方程计算初始相位信息。角谱迭代算法的使用较好地改进了初始相位值。在仿真实验中，该方法恢复的相位与原始相位之间的均方差为0.1076；同时，通过实验恢复了透镜阵列的相位，实验结果与实际参数的误差为3.4%，证明了该方法的正确性和有效性。该方法扩展了传统方法要求光源为单色的局限性，提高了计算精度。