太赫兹是一种新型辐射源,它在科学技术的发展、生活应用以及国防安全方面有着巨大的科研和应用潜力,将会促进人类科学的革命性发展。研究THz波段对目标的散射机理、理论基础以及成像特征具有重大意义。本文根据随机粗糙面散射的基本理论、波束散射理论以及脉冲散射基本理论,通过基尔霍夫近似、高频近似以及远场近似,研究讨论了粗糙球和椭球的太赫兹平面波的相干散射与非相干散射特性,从而得到它们在太赫兹波束的相干与非相干散射特性,数值仿真了它们在太赫兹脉冲波束的一维距离成像,主要工作如下:1.由雷达方程和散射截面基本定义出发,太赫兹波散射截面表达公式与红外和微波的定义一样,从理论上分析了粗糙目标表面统计参数和金属相对介电参数是影响散射截面的主要因素。介绍了有基底和无基底时的反射型与透射型时域光谱系统的材料光学常数提取方法。通过对测量系统的误差分析,如何选择与制备待测量的材料。2.从任意物体的散射截面可以分成相干散射和非相干散射出发,根据随机粗糙面的基尔霍夫法标量近似法,推导出了粗糙目标的太赫兹相干散射截面的表达式。它可以表示为对应光滑导体目标的散射截面、特征函数以及目标表面镜像点处的菲涅尔反射系数三部分的乘积。非相干散射部分可以由目标所剖分成的被太赫兹波照射到的一系列小面元的非相干散射截面的叠加得到。数值计算研究讨论了金属介电参数、粗糙表面统计参数以及极化特性对粗糙球、椭球的相干与非相干散射特性的影响。3.通过高斯波束粗糙面散射理论,推导得到了太赫兹高斯波束对粗糙目标的相干和非相干的散射截面表达式。太赫兹波束的相干散射截面波束比平面波的散射结果多了波束因子的影响。太赫兹波束非相干散射截面也与波束参数有关。数值计算讨论太赫兹波束宽度、表面统计参数以及金属表面相对介电参数对粗糙球、椭球的太赫兹波束相干与非相干散射特性的影响。4.根据粗糙目标脉冲频域散射的基本理论,得到了太赫兹波束脉冲粗糙目标散射的冲激响应,即一维距离像。计算讨论了朗伯球、椭球的太赫兹脉冲波束一维距离像,分析了目标尺寸、束腰宽度、脉冲宽度以及目标的几何形状等因素对一维距离像的影响。