太赫茲脈沖在線性色散系統(tǒng)中的傳輸特性研究.pdf

1、太赫茲波領(lǐng)域的研究多集中在太赫茲波產(chǎn)生、探測和成像等幾個方面，關(guān)于太赫茲光波傳輸?shù)难芯枯^少相對較少。太赫茲脈沖在自由空間中傳輸時損耗很大，水等線性色散系統(tǒng)對太赫茲吸收很強(qiáng)；脈沖比及其他脈沖較寬的帶寬導(dǎo)致的衍射效應(yīng)，造成脈沖在空間傳播過程中時域波形的不確定性的主要原因。因此太赫茲脈沖在線性色散系統(tǒng)中的傳輸特性具有很高的研究價值。本文在這方面做了些初步探討，得到以下結(jié)果：
　　(1)估算了氫原子（或類氫原子）中電子在不同能級做簡諧振動

2、的固有頻率。采用光場下的非諧振子模型計(jì)算了線性極化，即一階電極化率和復(fù)折射率。將電極化率、復(fù)折射率中分別對應(yīng)色散的實(shí)部和對應(yīng)吸收的虛部分離表示。結(jié)合各能級極化率、折射率與入射光頻的關(guān)系圖像，得出折射率可能是分立的結(jié)論。
　　(2)將上述模型應(yīng)用到THz波段，計(jì)算得知THz波段所對應(yīng)的復(fù)折射率，從而為THz波段光的高色散、高吸收提供了合理解釋。
　　(3)首次嘗試借用RLC電路中容抗理論，建立了新的諧振動-電容模型，給非諧振子

3、模型中阻尼項(xiàng)以合理的物理意義，同時解決了非諧振子模型中由能極差所決定的吸收頻率與共振吸收峰值對應(yīng)頻率不能吻合的問題。
　　(4)采用遠(yuǎn)場非傍軸近似，利用衍射的角譜理論，研究了THz脈沖寬帶特性所導(dǎo)致的衍射效應(yīng)，得到THz脈沖在線性色散系統(tǒng)中傳播方程的一般表達(dá)式，并將其應(yīng)用到包含任意時間波形的Gaussian光束中。
　　(5)推導(dǎo)并分析了任意時間波形THz脈沖在弱色散(或無色散)介質(zhì)中的衍射場表達(dá)式。得出結(jié)論：衍射效應(yīng)導(dǎo)致了