20世纪80年代以来，随着超快激光技术的飞速发展，利用光电导天线和光整流方法产生太赫兹（THz）辐射以及利用电光采样和光电导天线探测太赫兹辐射等技术日渐成熟，太赫兹波谱和成像技术随之得到迅猛发展。由于太赫兹波具有低能性、透视性等优点，使得太赫兹波谱和成像技术在无损检测、安全检查以及物质识别等方面具有广泛的应用前景。本论文的主要工作包括：在总结常用太赫兹波产生和探测方法的基础上，设计和建立了反射式太赫兹时域光谱探测系统，并进行了系统优化；分析了THz脉冲和探测光的偏振方向与探测晶体（001）轴之间的夹角对THz脉冲探测效率的影响，并进行了实验优化；利用自建的反射式系统开展了反射式太赫兹光谱研究，通过引入快速延迟线、选取合适的数据采集时间常数，提高了数据采集速度，克服了原有系统采样速度慢、取样点数少等缺点。通过合理的程序设计以及快速延迟线的引入，实现了太赫兹成像系统采样过程的最优化，大大缩短了成像时间；通过对IC卡和刀片等样品进行反射式THz成像研究，采用不同成像方法(例如时域信号的最大值、最小值和峰峰值等)得到了它们的THz图像，并分析了内部结构。利用数据和图像处理技术对实验测得的THz信号和THz图像进行处理，通过小波分析理论对实测THz时域信号的处理，提高了信噪比；使用图像处理技术对样品的THz图像进行处理，增强了图像的对比度，获得了更清晰的样品轮廓信息，提高了太赫兹图像的质量，有利于对样品进行快速高效的分析和识别。