太赫兹(THz)技术是近几年新兴的一门光谱探测与成像技术,由于太赫兹波独特的透视性、安全性及光谱分辨能力,太赫兹技术在生物医学、安全检查、通信、雷达等方面具有广阔的应用前景。利用太赫兹时域光谱系统可以进行太赫兹波段的光谱探测,也可以进行太赫兹波成像,它已成为太赫兹科学与技术中最具有应用前景的研究领域。本论文围绕太赫兹时域光谱技术的两个重要研究方向——太赫兹时域光谱系统的研制及其在光谱探测及成像方面的应用研究展开,从理论与实验两个方面对系统的一些关键问题进行了分析。论文的主要研究和工作结果有：(1)研制了一套透射式太赫兹时域光谱系统,给出了系统的搭建步骤及优化方法。系统采用电光晶体碲化锌(ZnTe)的光整流效应作为太赫兹波的产生方法,同时使用另一块碲化锌晶体的线性电光效应作为探测方法。在LabVIEW环境下编写了系统时域光谱测量的控制程序,对程序的结构设计进行了详细的介绍。相信系统的搭建及系统优化的方法对太赫兹光谱技术研究人员有一定的借鉴意义。(2)评估了该系统的性能,测量了系统的信噪比、动态范围及重复性,讨论了太赫兹时域光谱系统的噪声来源,采用刀口法对太赫兹光束半径进行了测量。本系统的信噪比达1000：1以上,动态范围达到5400,系统重复性好,在0.2-2.2THz频段的信噪比要大于高频段的信噪比。太赫兹光束束腰处横向半径为4.357mm,纵向半径为4.502mm,离心率为0.26。实验确定了系统中放置样品的最佳位置,对后续开展太赫兹波光谱测量与成像研究具有参考价值。与首都师范大学太赫兹研究室的系统性能相比,本系统信噪比达到同一量级,动态范围达到同一水平,光束半径偏大。(3)利用实验室自行搭建的太赫兹时域光谱系统进行了光谱探测与成像实验。光谱探测方面,对比了空气与氮气环境对光谱测量的影响,空气对光谱测量结果有一定的影响,氮气能有效抑制空气的吸收损耗。实验得到了z切向的石英的折射率随频率变化不大,对太赫兹波的吸收较小。将水的光谱测量数据与文献报导的数据进行了对比,得到本系统在0.2-2.2THz的测量结果与文献报导的数据较为吻合。成像方面,对不同厚度纸板内的铁圈样品进行了成功的探测,对比了不同数据处理方法的特点及对成像效果的影响。频域成像方式中选择频率点为0.6THz时成像效果最好。实验表明该系统性能良好,是一套可靠的太赫兹光谱测量与成像设备,同时验证了太赫兹时域光谱系统的高透视成像能力。总之,本文对太赫兹时域光谱系统做了较为全面、系统、详细的分析与探索,不仅对系统搭建中的关键问题进行了分析,同时对系统在应用方面的研究思路和方法进行了讨论,对进一步深入的研究与探索太赫兹时域光谱技术具有一定的指导意义。