利用光泵浦太赫兹探测系统研究了3个基于开口谐振环的超材料的光调制性质。结果表明: 当太赫兹波的电场矢量平行于超材料底边, 设计太赫兹超材料时, 需要避免对称性样品的中间条等长。然而, 非对称性的样品存在耦合和劈裂现象。由于不同的共振机制, 低频LC共振对光较为敏感。虽然样品由于设计结构的区别使得各自共振峰位有所不同, 但它们对光所呈现出的调制特性是相同的。即当太赫兹波的电场矢量平行于超材料两侧的边时, 由于结构的原因在透射谱中只有一个透射凹陷, 此透射凹陷表现为偶极共振且该偶极共振特性对光激励不敏感。

利用太赫兹时域光谱系统研究温度对GaAs基底上生长的太赫兹亚波长金属结构的透过率及共振特性的影响。实验发现，温度从低温80 K升高至380 K，样品的透过率逐渐降低，且低频共振频率处有轻微的红移现象。通过研究共振带区域及远离共振带区域的透过率情况，分析了总体透过率降低的根本原因在于温度升高导致GaAs基底的本征载流子浓度升高；共振凹陷减弱是由于基底载流子的变化致使透过率升高形成的；红移现象的产生是由于温度升高导致样品折射率增大。此外，该研究可以为太赫兹范围的功能器件在实际应用和生产制造中提供有意义的参考。

在太赫兹时域光谱系统中，利用两个光电二极管组成的差分电路对太赫兹波进行差分探测是最基本的探测方式。在探测前，首先要调节1/4波片，使得飞秒探测光通过沃拉斯顿棱镜后的两束偏振光的光强相等，即两束光照射到差分光电二极管后输出的电流为零。目前，调节两束光强相等的方法大多是借助于实验人员的经验，通过手动调节1/4波片，依靠肉眼观察光强的强弱，调节精度很低。实验研究了一个能够调节光路，使沃拉斯顿棱镜出射的s偏振光和p偏振光光强相等的自平衡装置。通过运算放大电路、电压转换电路和模拟/数字（A/D）转换电路对二极管输出的差分信号进行处理，并在单片机的控制下，利用步进电机带动1/4波片转动，快速达到平衡状态。实验证明该平衡装置能够达到0.9°的平衡精度。

由于亚波长人工材料具有许多特殊的光学性质，目前，利用这些性质在微波波段设计出了多种功能器件。但是，太赫兹波段亚波长材料的尺寸较小以及太赫兹源和探测器的限制，太赫兹功能器件的制作与应用受到了一定制约。为了实现太赫兹滤波，利用时域有限差分（FDTD）方法研究了太赫兹亚波长金属条阵列结构的太赫兹透射性质，结果发现，一个单胞内包含多个金属条的周期结构其太赫兹透射谱中可以出现多个吸收峰，从而可以实现多频段太赫兹滤波。另外，通过改变金属条的结构可以使吸收峰加宽，从而加大了太赫兹滤波范围，最终设计出了宽吸收带的太赫兹滤波器件。

提出了一种基于FDTD模拟的亚波长阵列结构的太赫兹波段可调窄带滤波器，其结构尺寸由16m 至160m可调，因此可以实现滤波频率在2.5 THz~20 THz大范围内的调节，最小带宽达到0.04THz，实现了非常好的 窄带滤波效应。此外，这种人工复合结构还可以通过改变其与太赫兹偏振夹角的方式改变太赫兹波偏振态，同时实现窄带滤 波和偏振两种调制。该结构比以往结构更简单，便于实现和操作。因此在太赫兹成像系统中使用这种结构，可以有效提高系统 的分辨率，对于今后的太赫兹成像研究具有重要的意义。

太赫兹时域光谱技术可以分辨化合物结构上的微小差异并应用于物质检测与分析，为有机化工产品的鉴别及更宽有效光谱区的测试提供了新的实验方法.本文运用太赫兹时域光谱技术研究了甲醇、防冻液和刹车油在太赫兹波段的光学特性，在室温氮气环境中,得到了样品的时域谱和在0.2~2.5 THz波段的吸收谱.甲醇和防冻液、刹车油在此波段的吸收谱存在显著差异，甲醇的吸收峰位于0.35 THz、0.72 THz处，防冻液和刹车油的主要吸收峰位于0.62 THz处.实验表明，用太赫兹时域光谱技术可以检测防冻液和刹车油里是否掺有甲醇，进而判断其质量的优劣.

针对爆炸物及其相关成分的感测科学和技术对于国土安全和国家防御有着至关重要的地位，对单质炸药环三亚甲基三硝胺（RDX）进行了太赫兹（THz）谱的实验测量和理论分析。利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）给出了这些炸药样品在0.2THz～2.5THz范围内的折射率和吸收系数。利用密度泛函理论进行的理论模拟与实验结果符合较好。结果发现，单质炸药RDX具有特征吸收峰，利用THz-TDS技术可以对单质炸药进行检测和识别。

为了研究爆炸物在太赫兹波段的光谱特性, 进而对爆炸物进行检测和识别, 利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS),对RDX, HMX,DNT,PETN,TNPG 五种纯品炸药以及以RDX为基底的混合炸药(8701,PW0,R791,R852,塑性炸药(SU-1))和以HMX为基底的混合炸药(8702)的太赫兹吸收光谱在真空条件下进行了测量。然后用两种人工神经网络(ANNs)—自组织(SOM)神经网络和多层感知器 (MLP)神经网络—对爆炸物吸收光谱进行了识别, 经过不断地学习和训练, 取得了较好的鉴别结果, 正确率高于95%。实验结果表明, 用两种神经网络可以实现对纯品炸药和混合炸药的识别, 为太赫兹光谱技术用于爆炸物的检测和识别提供了一种有效的方法。

对单质炸药环三亚甲基三硝胺(RDX)、钝感RDX以及多种以单质炸药为主体成分的混合炸药进行了太赫兹(THz)谱的实验测量和理论分析。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)给出了这些炸药样品在0.2～0.5 THz范围内的折射率和吸收系数; 并与理论模拟的结果进行比较。结果表明, 单质炸药RDX、钝感RDX与六种以RDX为主要成分的混合炸药具有相同的特征吸收峰, 实验测量与理论模拟结果符合很好, 利用THz-TDS技术可以对单质炸药以及以其为主体成分的混合炸药进行检测和识别。

金属共振环结构(Split ring resonator)是近年来新兴的一种微型阵列结构, 它所表现出来的共振吸收和透射效应引起了人们极大的关注。它的形状主要有圆形和方形两种, 并且环上都带有狭缝。这种微结构可视为周期排列的金属丝, 在时变电场和磁场的作用下会产生明显的电磁响应。采用太赫兹时域光谱系统, 通过改变入射太赫兹电波矢与样品平面的角度, 研究结构透射和吸收情况的变化。发现电波矢的改变会造成不同的偶极振荡模式, 从而影响吸收位置, 导致透射能量发生频移, 并对此现象进行了理论解释。而金属共振环结构的固有频率只与结构的尺寸有关, 不受传播模式的影响。为太赫兹相关器件的制备提供了参考。