对人工材料的设计和表征，从而达到对电子，电磁波等的人为控制，一直是材料科学以及光电科学等学科的研究重点。THz(1012Hz)时域光谱技术作为一种新型的光谱测量手段，能够将振幅和相位信息同时提取出来，可以方便地用于研究材料在THz波段的色散及吸收等信息。本文利用THz时域光谱系统研究了碳纳米管薄膜以及基于开口环共振器(Splitringresonators，简写为SRR)的异向性材料(metamaterials)在THz波段的色散，吸收以及各向异性等物理性质，取得了一些有意义的结果，主要包括以下几个方面： 一、利用模拟的方法讨论了具有Lorentz吸收型的样品的复光学常数测量的准确度。主要讨论了厚度测量、角度测量、延迟线复位、背景噪声、激光器噪声等对于光学常数测量的影响。结果表明样品厚度测量的误差与光学常数测量的误差成线性关系；光学常数的测量误差与入射角度的偏斜成抛物线型依赖性；时间延迟线的复位不准确主要给消光系数的偏差带来指数型频率依赖特性，而折射率的测量误差则主要集中在共振区；背景噪声和激光器噪声的引入主要会在共振区引起比较大的误差。这些结果对于实验具有指导意义。 二、研究了碳纳米管薄膜的静态THz时域光谱，观察到我们的拓扑无序的样品在有效频率范围内，其吸收和色散特性满足Maxwell-Garnett模型。样品的折射率随着频率提高而减小，而吸收系数随着频率的提高而增大。电导率的实部在0.7THz显示出共振特性；其虚部在0.7THz以下主要显示出电感特性，而在0.7THz以上主要显示出电容特性。分析中Drude和Lorentz两项必须同时考虑才能较好地描述金属型和半导体型碳纳米管。这些观察和分析对于碳纳米管薄膜在THz波段的器件研究有重要的意义。 三、研究了外界光场扰动下，碳纳米管薄膜的吸收和色散特性的变化情况。我们观察到在800nm激光的照射下，THz时域信号的透过增强效应。在频域里面，在0.5THz-2.1THz表现为透过增强。我们结合Drude和Lorentz两项以及Maxwell-Garnett模型理论分析了实验观察。另一方面，对于我们的拓扑无序系统，我们观察到各向异性的响应。这意味着我们的碳纳米管薄膜样品在1μm或者更小的尺度内是无序的，而在几百个微米尺度或者更大范围内由于统计不均匀性显示出择优取向。并且这种各向异性可以通过人工拉伸或者光场照射而使其调制度得到提高。这些表明这样的碳纳米管薄膜可以用于THz的电光及偏振器件。这些观察对于碳纳米管薄膜在THz波段的器件的应用等有重要的意义。 四、我们利用磁控溅射，光刻等方法制备了微米尺度的金属开口环谐振器(SRR)以及SRR/wire等结构材料。利用THz时域光谱系统我们研究了这些材料在THz波段的透射及色散等性质。对于S波入射的情况下，我们观察到在0.88和2.01THz附近两个共振峰，这与SRR特殊的结构有关系。在P波入射的情况下，第一个共振峰消失了，而第二个吸收峰依然存在于原来的位置。这两个透过率最小峰分别是由磁偶极子(0.88THz)和电偶极子(2.01THz)构成。同时我们仔细研究了SRR样品的相位信息，观察到在共振区的反常色散以及负的群速度和负的群速度延迟等现象。所得的结果对于异向性材料在THz波段的器件的研究有重要的意义。 五、研究了通过微加工的方法制备的开口环共振器(SRR)以及共面的SRR-wire结构的新型人工材料在THz波段的双各向异性响应。我们观察到样品的透过率与入射光的偏振存在很强的偏振依赖性。同时观察到两个透过率最小峰分别处在0.88THz和2.01THz附近，其中第一个来自双各向异性的贡献，另一个来自各向异性的电偶极子的作用。我们演示了两个透过率最小值随着入射电磁脉冲的偏振角的演化情况。观察到第一个透过率最小峰随着偏振方向从0度到90的变化而逐渐消失，而第二个透过率最小峰随着偏振方向的改变而几乎不发生变化，我们利用有效介质理论结合双各向异性的理论解释了我们的实验。所得的结果对于异向性材料在THz波段的器件的研究有重要的意义。同时我们对于S型的异向性材料做了一些探索性的工作，取得了一些有意义的结果。