微量细胞和生物大分子在生命环境中的快速变化过程对揭示生命体的病变和药理作用至关重要，目前尚无有效的检测仪器。本项目针对该热点问题，研制细胞和生物大分子应用的片上瞬态太赫兹（THz）光谱仪，包括太赫兹源、传输线和功能器件、单次测量光路三个部分。研究飞秒激光触发强电场偏置下GaAs内光激发电荷畴从产生到猝灭的瞬态约束条件和级联过程，研制具有线性雪崩光电导机制的、能够满足单次测量的片上THz光电导辐射源；研究表面等离激元波导，实现片上太赫兹系统高效传输，在片上系统上集成具有太赫兹亚波长人工微结构的多功能THz滤波器，实现对THz波进行滤波、开关等操控；采用垂直探测方法，首次实现对片上THz波的单次测量。该仪器工作于瞬态测量模式的信噪比大于1000，频谱分辨率小于10GHz，带宽大于3THz，检测速度小于10ps，可检测飞摩尔量级的样品。本仪器为研究生物学中的原初过程提供强有力的工具。