角膜水分监测对于许多角膜疾病的早期诊断具有重要的临床意义。目前角膜水分检测手段精确度极低且为单点检测。太赫兹波对水具有高灵敏性，因而太赫兹技术非常适用于角膜组织的水分检测。作为近年来发展迅猛的新兴技术，太赫兹时域光谱及其成像技术已成为太赫兹波技术应用的重要领域。随着太赫兹生物医学研究的不断深入，太赫兹光谱成像从实验室走向临床亟需成像速度的进一步提高。　　本论文围绕快速扫描太赫兹时域光谱技术及其应用于角膜组织检测的一些关键问题展开研究，完成的主要工作和创新点如下:　　(1)研制了快速扫描太赫兹时域光谱系统，并对该系统的性能进行测试评估。提出并实现了一种基于音圈电机平台的快速光学延迟线，同时引入高速数据采集卡，完成了与快速延迟线相匹配的系统可视化控制软件;经测试，系统重复性好，其光谱扫描速度可达50Hz以上，带宽大约为1.65THz，峰值动态范围在53dB以上。该系统的综合性能达到目前国际同类仪器的技术水平，这对于太赫兹快速光谱成像技术的研究具有参考意义。　　(2)首次实现了在0.1-0.3 THz频段内不同含水量离体角膜的太赫兹光学特性实验研究。首先，采用Cole-Cole模型对角膜组织在太赫兹波的电磁特性进行描述。其次，完成了不同含水量下离体兔子角膜组织的太赫兹光谱特性检测，所获得的实验结果与理论计算、文献报道的数据均具有良好的一致性。研究表明，角膜组织的实折射率和吸收系数随着水分的减小而降低，水分是影响其光学特性的重要因素。　　(3)首次实现了在0.1-0.5 THz频段内不同含水量角膜的太赫兹介电特性分析。同样地，角膜组织的介电性质与水分密切相关。随着水分的流失，角膜组织的介电系数相应降低，而水分对角膜的复介电系数实部影响较大。结合双德拜(Debye)模型和遗传算法成功提取了角膜组织太赫兹波段的德拜参数，由此对不同含水量角膜组织的光谱特性进行了初步的归因探讨。另外，根据Debye弛豫理论分析，含水角膜组织的介电特性可能是受角膜组织的大生物分子及其水化作用影响。　　(4)根据太赫兹波对水分的高灵敏性，实现了不同含水量角膜组织的太赫兹时域光谱成像，初步验证了太赫兹成像技术对角膜组织水分检测的可行性和应用前景。此外，提出了一种基于压缩传感的空间欠采样太赫兹时域光谱成像方法。与传统扫描成像方法相比，在性能相当的情况下，该方法能够有效地降低50％以上的采样时间和存储空间。　　本文提出的系统及其角膜水分太赫兹检测实验将有力推进太赫兹技术在眼科学领域的实验研究，并有可能为相关角膜疾病的诊断提供一种全新的辅助诊断手段。