利用衰减全反射式太赫兹时域光谱技术研究了固态 α-乳糖的光谱特性, 首先实验以传统透射式光谱技术为基准, 获得了 0.53 THz,1.36 THz 2个较强的吸收峰; 其次, 取剂量分别为1.8 mg+2.56 mg与 1.8 mg的 α-乳糖, 利用衰减全反射式太赫兹时域光谱系统获得吸收谱线, 在 0.53 THz,1.36 THz均有较强吸收峰, 增加样品剂量对 0.53 THz,1.36 THz处吸收强度未产生影响; 最后取相同剂量的 2份 α-乳糖, 一份过筛至 75 μm, 另一份未过筛, 利用衰减全反射式太赫兹时域光谱系统获得吸收谱线, 在 0.53 THz,1.36 THz均有较强吸收峰; 减小样品颗粒度, 在 0.53 THz, 1.36 THz附近吸收强度增加。

对于光纤耦合式太赫兹时域光谱系统, 其工作稳定性主要受限于光学延迟线延迟扫描过程中的插损稳定性。为了解决这一问题, 设计了一种新型的高稳定光学延迟扫描装置。将新型光学延迟线与传统光学延迟线进行光学仿真公差分析表明, 当其内部的角锥反射镜和光纤准直器具有相同程度的倾斜和偏心条件时, 新型光学延迟线所获得的耦合效率波动量远小于传统光学延迟线。通过太赫兹时域波形对比结果表明, 使用其方案所设计的新型光学延迟线所获得的太赫兹时域信号峰值波动量仅有传统光学延迟线的1/4。为提升光纤耦合式太赫兹时域光谱系统的稳定性提供了一种可行性方案。

为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性, 制备了红外低发射率隐身涂料, 测试了其可见光效果、 红外热像图及红外发射率等特性参数。 以土黄色红外低发射率涂料为测试样品, 利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。 分析了特征矩阵理论, 并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。 结果表明, 在相应厚度及入射角度范围内, 太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值, 最高值可达90%以上, 有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。 此外, 涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响, 涂层越厚, 太赫兹波的反射振荡越多, 反射峰值越大。 入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响, 但整体影响不大, 有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。 最后, 以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品, 实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性, 并与部分理论计算结果进行对比。 结果表明: 实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合, 但也存在一定的偏差。 究其原因, 主要由样品厚度和样品参数误差导致, 但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。

针对橡胶材料与金属板粘接样件厚度及粘接质量，采用反射式太赫兹时域光谱 (THz-TDS)系统对其进行无损检测。通过对检测数据中各点时域波形飞行时间信息的分析，得到样件橡胶部分的二维厚度分布图，实现了橡胶样件厚度分布的可视化成像；通过对检测数据中特征点波形及B-Scan图像的综合分析，判断出样件的分层缺陷。该研究结果为橡胶材料厚度及分层缺陷的无损检测提供了有效的解决办法。

阐述了基于菲涅尔公式的透射式太赫兹时域光谱系统提取样品光学常数的方法和原理, 分析了样品厚度误差对THz-TDS测量不确定度的影响, 并建立了相应的不确定度模型。进行太赫兹时域光谱测量实验, 提取硅片在太赫兹波段的折射率, 并计算了误差对提取样品折射率的影响。结果表明, 随着厚度误差的增大, 系统测量偏差也随之增大。对于较厚样品, 相同厚度误差对其测量结果影响较小。样品厚度为994 μm时, 在厚度存在1 μm的测量误差情况下, 系统测量折射率的偏差为0.001 2, 接近模型的仿真值。实验结果验证了厚度误差对测量不确定度模型的有效性, 了解了厚度误差对系统测量结果的影响情况, 对测量过程及结果分析具有一定的指导意义。