太赫兹辐射是指频率范围从0.1THz到10THz(1THz=1012Hz)的电磁波,具有高穿透性、“指纹特征”性、能量低、带宽范围大、信噪比高等特点。太赫兹时域光谱技术(Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)是一种相干探测技术。其基本原理是利用飞秒脉冲产生皮秒级时间分辨的太赫兹电场,可获得太赫兹信号的幅度和相位信息,进一步可算出样品的吸收等参数。太赫兹时域光谱技术在半导体和超导材料的研究、生物组织成像、基因的无标记检测、医学的无损诊断等领域都可以发挥非常重要的作用。本论文首先介绍了太赫兹辐射的相关理论和应用,然后详细介绍了不同类型的太赫兹时域光谱系统。随后主要围绕太赫兹时域光谱技术展开了液体折射率和吸收系数的研究以及生物样品成像等两方面的工作:一是通过透射光谱测量实验,计算得到纯水的折射率和吸收系数,水的折射率在0.2THz时约为2.6,后逐渐减小到1.2 THz时约2.2至平稳。吸收系数在0.2-1.1 THz频率范围内,从130 c-1不断增加到250 cm-1,频率到1.4 THz后吸收系数超过了 300cm-1。重水对太赫兹辐射也具有强烈的吸收,其折射率与普通的水没有太明显的差别,吸收系数比普通的水同步低约20 cm-1。基于普通水和重水的性质差异,将这两种水作为溶剂使用,分辨不同DNA的结构差异。二是对小鼠不同部位的组织切片进行太赫兹扫描成像,主要是根据样品内部水份含量的不均匀分布,不同区域对太赫兹信号的吸收程度不同。采用多种不同的数据处理手段,进行生物组织成像,并采用多种标记方法区分太赫兹信号的透射程度。希望在此基础上通过大量的反复实验,从吸收系数上对不同组织的含水量进行量化的范围区分,从而达到分辨组织类型的目的。