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由于复合材料层状结构能够满足各种不同的力学性能,因此被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域。太赫兹无损检测和评估作为保证复合材料功能的重要手段,在实际操作过程中却缺乏理论指导,本文针对太赫兹波在复合材料层状结构传播机理开展研究,通过数值模拟方法对太赫兹在复合材料层状结构的传播机理进行分析,结合实际工程应用问题提出复合材料层状结构的高精度无损检测方法,为太赫兹无损检测工程化应用提供理论支撑。本文的研究主要包括以下几个方面:基于麦克斯韦方程组及电磁波波动方程推导了传统太赫兹传输矩阵方法,为复合材料层状结构的传播模拟提供理论基础,根据实际太赫兹无损检测采用的太赫兹时域光谱系统及复合材料层状结构特性分析了传统传输矩阵方法的局限性。鉴于太赫兹无损检测过程中存在的材料厚度引起的离焦、太赫兹斜入射及材料边界衍射引起的信号异常问题,开展离焦、斜入射、边界衍射三种实际工程应用中非理想条件下太赫兹传播特性研究。在光源模拟的基础上,基于高斯光束传播理论、菲涅尔系数理论及宽带惠更斯-菲涅尔衍射理论分别分析了焦平面前后、不同入射角度及材料几何边界的太赫兹信号变化,结果表明样品距离焦距5 mm、倾斜角度3度以内为太赫兹无损检测的有效检测范围,为实际太赫兹无损检测提供理论指导。此外,基于逆滤波算法及光照反演方法分别实现了距离焦距15 mm以内离焦图像的复原及材料几何边界衍射太赫兹图像的修正。针对Fabry-Perot效应引起的频谱振荡导致复合材料光学参数提取不准确的问题,提出基于变分模态分解的频谱振荡自适应消除方法,消除了薄样品中的频谱振荡,通过计算准空间（Quasi Spatial,QS）域的QS值评估频谱振荡消除的有效性,其中硅的折射率和消光系数的QS值分别为1.5089和1.4016,在无需迭代的条件下降低了薄样品的频谱振荡引起的光学参数提取误差。针对系统频谱范围窄引起的光学参数失准的问题,提出基于非线性优化算法的光学参数提取方法,将有效频谱宽度拓展至5THz,拓展了光学参数有效频谱范围,为材料特性矩阵构建提供准确的光学参数。在光学参数高精度提取的基础上,开展复杂电磁界面的特性矩阵构建研究,结合基尔霍夫近似方法,采用广义传输矩阵方法构建了复合材料粗糙界面特性矩阵,实现单层粗糙面的太赫兹信号补偿及多层粗糙面粗糙度反演。通过有效介质理论模拟渗透引起的折射率变化,提出基于优化传播模型的胶层厚度反演方法,降低了胶层厚度检测误差。其中,胶层（I）的厚度误差均值由84.9133μm下降至31.1473μm。胶层（II）的厚度误差均值由72.4463μm下降至26.3764μm。开展复合材料层状结构的缺陷高精度识别及定量化研究,提出基于动态时间规整算法及模拟分析的缺陷识别方法实现了不同层状结构、不同类型缺陷的有效识别。针对缺陷厚度及面积高精度定量的问题,提出基于多次回波分析及多特征参数融合算法的缺陷识别方法,提升缺陷检测精度,为复合材料层状结构的无损检测提供了高精度定量检测方法。其中,500μm厚度缺陷的纵向厚度测量误差达到4%,横向面积测量误差达到6.78%。本文的研究对于解释太赫兹在复合材料层状结构传播机理及层状结构太赫兹无损检测机理具有重要意义,从根本上分析了太赫兹在复合材料层状结构中的传播情况,对于实现太赫兹模拟分析与实际工程应用结合具有较高的理论研究价值。