侯磊 王俊喃 王磊 施卫

(西安理工大学应用物理系，西安 710048)

水对太赫兹(terahertz，THz)波有强烈的吸收，所以利用THz 技术研究含水样品特性一直是本领域的难题.本文在THz 时域光谱系统中通过使用工作于高倍增模式的光电导天线和喇叭形渐变平行平板波导提高了样品所在位置处的THz 波电场强度，实现了在0.1—1.6 THz 范围对α-乳糖溶液THz 吸收光谱的直接检测.进而，运用密度泛函理论对水环境下α-乳糖单分子模型的THz 吸收光谱进行模拟仿真研究，模拟结果与实验测试结果符合较好.本文对直接检测含水样品在THz 波段的光谱特性具有重要参考价值.

1 引言

太赫兹波(terahertz wave，THz wave)是频率在0.1—10 THz，处于远红外和微波之间的一段电磁辐射[1]，具有瞬态性、相干性、宽带性、穿透性、低能性等很多优异的性能，在分子生物学[2，3]、医药学[4-6]等诸多领域具有广阔的应用前景.特别是由于THz 波的光子能量只有毫电子伏特量级，不会对生物组织产生有害的光电离，与大多数有机分子的振动和转动能级相当，表现出特有的指纹谱，因此利用THz 波检测有机分子具有独特的优势.

乳糖(Lactose，C12H22O11)是D-葡萄糖与D-半乳糖以β-1，4 键结合的二糖，它作为人类和哺乳动物乳汁中特有的碳水化合物，是维持人和动物生命所需的主要能源物质.乳糖有α-乳糖和β-乳糖两种异构体，α-乳糖容易与一分子结晶水结合，变为α-乳糖一水合物，所以乳糖共有α-乳糖一水合物、α-乳糖无水物和β-乳糖3 种构型.目前，国内外已经有多个关于利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy，THz-TDS)技……