太赫茲技術的應用領域主要包括太赫茲光譜、太赫茲成像和太赫茲通訊幾個方面。美國PicoMatrix公司和ZomegaTechnology公司、英國TeraVIEW公司、日本Nikon公司、布魯克光譜公司都相繼開發出了太赫茲光譜儀和成像系統。
太赫茲時域光譜技術，目前仍然是太赫茲光譜技術的核心研發領域。太赫茲成像技術，目前主要向著實時成像、全息成像和三維立體成像技術方向發展。利用太赫茲電場相位信息的相位成像技術，是當前國際上積極發展的太赫茲成像技術之一。
為了發展小型化太赫茲系統，基于飛秒光纖激光器的太赫茲產生與探測系統，已經有實驗室原型樣機出現。太赫茲光子器件的研發，如太赫茲透鏡、太赫茲濾波片、太赫茲波帶片等光子學器件，已經吸引了國際科技界的廣泛關注。
美國、日本和歐洲相繼將太赫茲技術列為未來幾年發展的關鍵技術。
我國于2003年啟動了“太赫茲物理器件及應用研究重大項目”。“我國首臺基于電子激光的太赫輻射源”被評為我國2005年基礎研究十大新聞的第三項。
（2）光學分子成像系統
分子影像學是一門新興的、交叉的科學，具有傳統成像所不具有的特點：無創傷、實時、活體、特異、精細（分子水平）的顯像等獨特性質。
國外光學分子成像系統
A.精諾真活體內可見光成像系統——Xenogen-200
200系列體內可見光成像系統，可以做激發熒光和自發熒光斷層成像，可實現三維熒光光源的重建。它的探測深度為：顱內可達3~4cm，分辨率為1~3mm。
B.KODAK高性能數碼成像系統——KODAK
它能進行二維成像，分辨率為厘米級。不能進行三維成像。
C.小動物光學分子成像系統——GE
GEHealthcare通用電氣醫療集團的eXploreOptix小動物光學分子成像系統，是激發熒光成像設備，探測深度：靈敏度高的時候，為1.5~2cm;靈敏度低的時候，為3~4cm。分辨率為0.5~3mm。雖然國外已經做出了光學分子成像系統，不同程度上還是有一定的缺陷。
國內光學分子成像系統
國內，清華大學、天津大學等少數的科研單位正在研制激發熒光斷層成像（FMT）原型系統。截止到目前為止，國內還沒有擁有自主知識產權的光學分子成像設備。在綜合上述3種國外光學分子成像設備的優點并對缺陷進行了改進之后，我國構建了BLT/FMT原型系統。該系統包括熒光信號采集裝置、圖像信號預處理模塊以及計算機系統，可以完成自發熒光斷層成像（BLT）和激發熒光斷層成像（FMT）。BLT軟件已獲得我國科技進步二等獎，BLT/FMT的研究已列入國家973計劃。
（3）表面增強拉曼光譜技術
表面增強拉曼散射（SERS）技術具有靈敏度高、干擾小的特點，適合于研究界面效應，可以解決生物化學、生物物理和分子生物學中的許多難題。以往由于重現性不好等問題，SERS在分析測試中還沒有發揮應有的作用。
近年來，SERS的最新成果有望解決超高靈敏度分析問題，甚至進行生物單細胞和單分子以及納米結構的分析。針尖增強拉曼顯微技術（Tip-enhancedRamanmicroscopy）利用金屬涂層的懸臂在針尖區域產生增強信號，使得在與針尖相接觸的被研究物表面有可能測定SERS信號。生物芯片與SERS技術的結合也是一個令人感興趣的方法。在芯片表面通過固定生物病原體以及對SERS有活性的金屬，來測定出SERS信號。這些方法還有一些技術難題需要解決，但超高的SERS信號為建立高靈敏度的分析方法提供了可能，其前景是很誘人。