发展并创建太赫兹量子电磁学理论体系，突破人类利用太赫兹频谱资源的关键科学问题和技术瓶颈，形成一批引领国际的原创性理论方法和核心器件技术，推动信息科学、现代物理学、材料科学、空间科学等领域的发展。构建完整的从基础研究、核心器件到实验系统及交叉应用的太赫兹科学技术创新链，建立我国在电磁波谱研究与频谱资源开发利用领域的优势地位。
研究院围绕国家自然科学基金委太赫兹基础科学中心项目开展科研工作，前期重点解决太赫兹高功率信号产生和发射、太赫兹高效率信号探测或检测等核心瓶颈问题，着力于解决太赫兹量子电磁学基础理论问题，克服真空电子学器件的尺度效应，发展新型真空电子学器件;克服光子学器件能带限制，发展新型光子学器件;以及提供新的频谱资源，发展大容量通信和高分辨率雷达系统等。整体可分为四个方面：
(一)在太赫兹基础科学研究方面：聚焦太赫兹频段高功率信号产生与高灵敏度探测的新方法和新理论，研究新型材料和器件在太赫兹频段的量子效应，突破太赫兹发展遇到的重大理论方法瓶颈问题，形成原创性的太赫兹量子电磁学理论体系。
(二) 在太赫兹核心器件研究方面：充分利用太赫兹量子电磁学的理论研究成果，突破由传统电子学和光子学器件往太赫兹频段扩展的科学与技术瓶颈，形成一批引领国际水平的太赫兹核心器件技术，研发一系列新型太赫兹量子电磁器件，为发展太赫兹科学平台和应用系统提供强有力的支撑。
(三) 在太赫兹应用科学研究方面：开展太赫兹雷达遥感、通信、超分辨成像等方向的研究，着力解决太赫兹雷达遥感系统的高分辨率成像、太赫兹通信系统的超大容量信息传输、太赫兹生物医学应用系统的实时超分辨率成像等技术难题，形成若干太赫兹信息领域和应用交叉领域的世界级原创性成果。
(四) 在科技成果转化及产业化方面：以太赫兹应用技术为核心，通过政产研资紧密合作，建设将太赫兹基础科研、工程应用技术向产品或商品转化的工程化平台，在广州培育孵化高科技企业，为广东省、广州市打造立足国内、面向全球的太赫兹新兴产业奠定坚实的工程基础。
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