本发明提供一种超宽频谱的太赫兹波时域光谱相干探测方法及装置，隶属光电应用领域。本发明方法利用探测激光脉冲电场与太赫兹波脉冲电场在空气介质中与空气原子/分子的非线性作用产生激光二次谐波信号来探测太赫兹波脉冲的电场时域波形信号，是一种相干探测方法。本发明装置中产生的倍频光信号包含利用探测激光在非线性晶体β‑BBO中产生的光学本征振荡倍频光，也包含探测激光和太赫兹波脉冲电场在空气介质中产生的激光倍频光。本发明利用β‑BBO晶体产生本征振荡源，并通过旋转β‑BBO晶体的快轴与探测激光偏振方向的夹角来控制振荡源的大小，而没有采用外加电压调制器产生本征振荡源，既节省成本，也使得探测方法更为简便，可以在全光学元件条件下施行探测。