太赫兹波(Terahertz waves)位于红外与微波波段之间,具有宽光谱、大带宽、低光子能量等性质。此外,太赫兹波对于非极性材料具有良好的穿透特性,因此在无线通信、雷达遥感、无损检测、生物成像、反恐安检等领域具有很大的应用潜力。太赫兹成像作为太赫兹技术的一个重要应用分支在众多领域已经展开了广泛的研究,研究目标逐渐从二维薄样品向三维样品扩展,成像手段逐渐从扫描成像向全场成像发展。目前而言,太赫兹成像领域已经发展了近四十年,基于脉冲成像系统或连续波系统的太赫兹成像手段不断创新改进,但目前限制该领域发展及应用的因素仍是高性能小型化的太赫兹辐射源、探测器及各种类型的元器件。因此,当前阶段无需复杂光学元件并对太赫兹源及探测器要求相对较低的成像技术非常适合在太赫兹波段发展。太赫兹叠层成像是一种新型的太赫兹无透镜相衬成像方法,通过横向采集样品冗余的衍射强度图样集,并利用相位复原算法能够实现重建大尺寸样品的复振幅分布并同时获得准确的照明函数。充分调研现有太赫兹无透镜相衬成像技术及太赫兹多平面相衬成像技术国内外现状,对相位复原算法进行了简要分析。介绍了叠层成像及多物面叠层成像基本概念及记录过程基本原理,并对叠层成像重建过程中的所用到的单物距重建算及多物距重建算法进行了理论推导。随后开展了连续太赫兹波多物距叠层成像方法研究及性能评价。首先介绍了多物距叠层成像重建算法,通过仿真实验验证了多物距扩展叠层迭代引擎算法(dual-plane extended ptychographic iterative engine,dp-ePIE)算法可行性,并通过对比实验比较了dp-ePIE算法与传统ePIE重建算法性能。实验中,利用双物距方法沿光轴方向两次采集样品衍射强度图样,并通过dp-ePIE算法成功实现聚丙烯样品复振幅透过率函数重建,获得了物体的二维振幅分布及相位分布,并利用无参考结构相似度评价函数对双物距成像方法及传统太赫兹叠层成像方法重建结果进行了评价。在传统叠层成像的基础上,开展了连续太赫兹波多物面叠层相衬成像仿真实验并利用FIR-295型光泵太赫兹激光器及PY-Ⅲ型热释电面阵式探测器搭建了连续太赫兹波多物面叠层相衬成像系统,成功重建双层互相遮挡的聚丙烯样品复振幅透过率函数,分别获得了每一层样品的幅值重建图像及相位重建图像。实验结果中发现第二层样品的重建图像视场被一定程度上扩大,随后对受第一层样品散射作用影响的第二层样品探针光束的尺寸及强度分布进行了分析,并对此情况下降低探测器动态范围要求进行讨论。太赫兹多物面叠层相衬成像方法具备发展成为太赫兹三维成像手段的潜力,并为生物医学成像、无损检测及隐藏物体检测提供新型技术手段。