为了得到材料的复数频率响应，通常会利用超短脉冲泵浦激光的非线性过程产生一个特定频率范围的太赫兹脉冲。太赫兹脉冲会在样品中透射以及被反射。随后，太赫兹波通过基于非线性技术的电光采样或者光电导天线利用超短探测脉冲进行采集，这样就能将太赫兹波的瞬时电场记录下来。探测光与太赫兹脉冲之间的时延使得采集到的数据可以用来重构完整的太赫兹波形中电磁场的幅度以及相位。与其他超快光学技术例如泵浦-探测光谱类似的是，其时间分辨率取决于探测光脉冲的宽度而并非光电探测器或者测量电路的带宽。 这就意味着太赫兹时域光谱可以观测到一个太赫兹脉冲周期内的波形变化。
来自飞秒激光器的脉冲序列被分为两束。其中能量较大的一束为泵浦脉冲;另一束作为探测光(探测脉冲)，其后经过时间延迟系统作用于THz探测器。泵浦脉冲入射到THz发射器产生THz脉冲，而后透过样品，与经过时延系统的探测脉冲汇合后通过THz探测器，最后采用锁相放大器来探测其微弱的电场变化。通过控制时间延迟系统调节泵浦脉冲和探测脉冲之间的时间延迟，扫描这个时间延迟就可以获得 THz脉冲的时域波形。该波形经傅里叶变换之后，就可得到被测样品的频谱，对比放置样品前后频谱的改变，就可获得样品的透射率、折射率、吸收系数、介电常数等光学参数。
要探测和分析物质的特性，物理方法和化学方法都是宏观的，要微观分析物质特性，包括分子结构，必须用微观的分析方法。光谱分析方法现在应用得非常多。
物质的太赫兹光谱
任何绝对温度以上的物体都会发出太赫兹辐射（太赫兹波）。不同的物质，发出的太赫兹波的频率表现是不一样的。也就是说，在太赫兹频段内，有些频率的辐射明显地突出，有些频率的辐射明显的弱，把这些表现集中在一起，就是物质的太赫兹光谱，只不过物质自身所发射的太赫兹辐射太微弱而且看不见。
怎么才能测量并描绘出物质的太赫兹光谱呢?
用红外光照射物体，只能让几个原子活跃起来，用太赫兹光照射物体可以让分子活跃起来。由此可知，外面照射的太赫兹光可能会和物质所发射的太赫兹光在某些频率上发生共振;如果把共振的和不共振的频率描绘出来，就得到物质的太赫兹光谱了。
怎么知道物质在某种太赫兹频率上发生共振了?
用物质对太赫兹辐射的吸收表现来说明。当太赫兹辐射透过物质时，物质对某种频率的辐射吸收得多，也就是在这个频率发生共振了，外来能量共振转化为分子内部的能量了，在这种情况下，透过量就相对小;如果物质对某种频率的辐射吸收得少，则透过量就大。
于是，人们利用整个太赫兹频段照射物质，利用辐射的透过量，可以检测出物质对太赫兹辐射的吸收谱，这就是物质的太赫兹光谱。
用什么手段去获得物质太赫兹光谱?
首先需要太赫兹光谱仪。现在，市面上就有太赫兹光谱仪出售。
获取液态样本的太赫兹光谱。把液体装在聚乙烯袋子中，用夹片控制液体样本的厚度，夹片上开多个小的矩形孔，用全频段(在整个太赫兹频段内是均衡强度)的太赫兹光束从矩形孔中射入，在夹片的对面，细密(纳米级)采样得到透过量的数据，再把多个小孔的照射结果平均，就得到了该液体样本的太赫兹光谱。如果采样数据是透过量的辐射强度，经数学方法处理，得到的是物质的太赫兹吸收率谱，如果采样数据是电场强度，经数学方法处理，得到的是物质的太赫兹介电响应谱。
获取固态样本的太赫兹光谱。把固态物质做成薄片，放置于夹片中，其它的检测方法与液体的检测方法相同。
同样也可以获取气态样本的太赫兹光谱。
值得说明的是：
1.无论液体样品检测或是固态样品检测，都要在确定的温度下、确定的样品厚度下、确定的太赫兹光强度下，进行检测，这样的检测结果便于对比。人们可以把若干物质的太赫兹吸收率谱收集在一起，构成物质的太赫兹光谱库。
2.如果检测样品的厚度不同，测出来的太赫兹光谱会相同吗?
只要分析一下透过量光谱就会明白，当样本厚度不同时，透过量一定会有变化，但是，样本物质在特定频率上发射共振(吸收表现强)是不会改变的，因为这是物质的本性。所以，看物质的太赫兹光谱，主要看吸收峰值所对应的太赫兹波的频率。
下面展示了甲醚(DNAN)、六硝基芪(HNS)和二硝基亚甲基-四唑(DNMT)这三种粉末的太赫兹透射光谱。
该图的横坐标是频率，纵坐标是对不同频率波的吸收率。
上面三个图可见，某种物质对某些频率的太赫兹波的吸收率高(在图中表现为曲线的低端处)，对某些频率的太赫兹波的吸收率低(在图中表现为曲线的高处);这种表现对不同物质是不相同的，这就是某物质的太赫兹光谱。
再举一个例子，对不同的草种得到太赫兹光谱，如下图
该图是介电响应光谱，横坐标是频率，纵坐标是电场强度，观察物质的特性注意看凸起的峰值所对应的频率。当然，不同的种子，会与不同频率的太赫兹波共振。
物质太赫兹光谱有什么意义？
不同的物质有不同的太赫兹光谱，换句话说，不同的太赫兹光谱代表了不同的物质。
就像乐谱一样，不同的曲子有不同的乐谱，不同的乐谱代表了不同的曲子。就像基因谱一样，不同的生物细胞有不同的基因谱，不同基因谱代表了不的生物细胞。
就像研究基因图谱那样，人们可以构建不同物质的太赫兹光谱的图库，通过比对，可以区分不同物质，还可以找出它们之间的区别和联系。
总之，人们可以开启想象的空间，太赫兹光谱的应用前景不可限。
二．太赫兹光谱的应用
在液体检测方面的应用。
用太赫兹射线照射被检测的液体，希望检测液体中是否含有A物质。办法是简单的。事先准备好含有A物质液体的太赫兹光谱，这个光谱图中一定表现出对某些特殊频率吸收率高的特征，并把它与要检测液体的太赫兹光谱进行比对，这样就可以非常简便地检测出液体中是否含有A物质。
2.在气体检测方面的应用
大气污染物目前已知约有100多种，其存在状态主要有两大类。一类是粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘等悬浮物;一类是气体状态的污染物，主要包括以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物和碳氢化合物 。
实验结果表明，硫化氢、甲醛、氨气等，在太赫兹波段有较强的吸收作用，具有明显的特征吸收峰， 因此非常适合用太赫兹波进行检测与观察。
例如，左图是氨气的太赫兹吸收率光谱图，右图是一氧化碳的太赫兹吸收率光谱图。
人们就是利用太赫兹光谱，可以检测出不同种类的污染物。
这类检测设备也可用于检测汽车尾气的排放物，烟囱的排放物，等等。
3.用于生物的活体检测
水、肌肉、脂肪，对太赫兹波的吸收程度是不同的，利用透视成像技术可以图像显示动物组织中脂肪和肌肉的分布。
能诊断人体烧伤部位的损伤程度。
能对植物，用太赫兹波扫描，可以检测出植物的含水分布。
能清晰地分辨果壳的轮廓和隐藏在果壳中果仁的形状。
能清楚地区分，牙齿的正常部分与损蛀部分。
4.用于液体活检测癌细胞
癌症的形成一般需要经历10-20年的时间。在细胞刚刚发生癌变但尚未形成癌灶之前，就会在体液(不仅包括血液，还有唾液、尿液、胸腹腔积液等)中出现一些游离的“破坏分子”，例如，循环肿瘤细胞和外泌体肿瘤细胞，用太赫兹光谱可以检测出这些生物标志物。以便对癌细胞早发现早干预。
这种方法可以在相当长的时间内非常方便地跟踪检测，尽早预防，相比穿刺术检测不知好到哪里去了。
5.在生物医学中的应用
用太赫兹光谱可以研究树木年代学、水在植物中的输运过程、选种等。
用太赫兹光谱可以研究氨基酸和蛋白质等生物大分子的无标志识别。
用太赫兹光谱做为有力工具，去研究病理学，大分子生物学，已经引起人们的高度重视。
用太赫兹光谱做为有力工具，去研究精准医疗及药品的研制鉴定方面，也已经引起人们的高度重视。
总之，太赫兹图谱的应用，在生物学、医学、微电子学、农业等各行各业的应用前景非常广阔，这是国际上的热门研究内容。
