太赫兹波在光谱学上处于电子学向光子学的过渡波段,是连接电子学和光子学的桥梁,具有独特的光谱性质。太赫兹光谱技术是太赫兹技术应用中的重要组成部分,它在物质成分识别、爆炸物检测、生物医学诊断和产品质量检测控制等领域有着重要应用。研究太赫兹光谱仪的测量原理和测量方法,并对其结构和功能进行优化,对于太赫兹光谱技术的实际使用具有十分重要的意义。相较于传统的自由空间太赫兹时域光谱系统,光纤型太赫兹时域光谱系统具有体积小、结构紧凑和便于携带等优势,经过改进后能对材料的变角度反射光谱进行测量研究。本论文对实验室现有的太赫兹光谱仪的设计结构、色散管理、偏振控制等方面进行了改进,并基于非线性偏振旋转锁模原理研制了一台飞秒激光器,可用于泵浦和探测太赫兹脉冲。最后利用改进后的太赫兹光谱仪对不同材料的变角度反射进行了测量研究,实验结果与菲涅尔反射定律计算结果吻合。主要研究内容如下:(1)介绍了太赫兹时域光谱仪的基本原理和类型,详细阐述了对实验室现有光纤型太赫兹时域光谱仪的改进方案:首先,在结构上使用燕尾导轨结构替换60 mm笼式共轴结构,扩大了角度调节范围;其次,利用负色散光纤进行色散补偿,将展宽的脉冲进行了压缩;最后,通过精确调整激光偏振方向与光纤传输快慢轴方向相匹配,优化了光谱曲线,获得了可实现变角度反射光谱测量的太赫兹时域光谱系统。进一步提出了用保偏型色散补偿光纤代替普通型色散补偿光纤,实现系统全光纤化的设计方案。(2)介绍了飞秒激光器的锁模原理,采用非线性偏振旋转锁模的环形腔结构,设计并搭建了一台飞秒激光器。在激光器研制过程中,通过控制激光器的谐振腔总长度来控制输出脉冲序列的重复频率,通过增加掺杂光纤长度的方式提高泵浦效率,并通过测试泵浦阈值和调节偏振片角度的方式确定了最佳锁模位置。在进行了综合优化和调试后,最终得到了中心波长1561 nm,脉宽87 fs,重复频率79.8 MHz的飞秒激光。(3)在以上研究的基础上,利用光纤型变角度太赫兹时域光谱系统测量了不同材料的反射光谱。无论是对太赫兹透明的光滑高阻硅片,还是反射微弱的太赫兹吸收材料,在不同角度下均可测得完整的反射率曲线,且测量值与菲涅尔反射理论的计算结果符合较好。进一步实验测量了正入射条件下太赫兹复合吸收材料的散射光谱,得到了不同角度的散射分布图,为太赫兹辐射功率计量的不确定度评定提供了参考。