飞秒激光触发光电导天线产生太赫兹波技术

的FDTD方程。
2.2吸收边界条件

　　常用的吸收边界条件包括Mur吸收边界条件和完全匹配层(PML)吸收边界条件，Mur吸收边界条件适用于计算机性能较差和计算精度不高的情况下，PML吸收边界条件对计算机的要求比较高，计算精度较高。文中采用PML吸收边界条件。

　　PML吸收边界条件是由特殊的各向异性材料组成，完全匹配层为有耗介质，进入PML层的透射波将迅速衰减，它对于入射波有较好的吸收效果。在FDTD边界外部构造一层虚拟的损耗媒质，使得在各个方向上的入射波在边界上的反射很小，甚至为零。1994年Beernger以此思想构造了一种非物理的吸收媒质，与FDTD网格外部边界相连，其波阻抗具有与外向散射波的入射角和频率均无关。以二维TE情况为例，在PML介质中，Beernger为了引入规定损耗的新自由度，将Hz分裂为两个分量Hzx和Hzy，且Hz=Hzx+Hzy。进而将Maxwell方程改写为

　　σ和σ*分别表示自由空间中的电导率和导磁率。当时σx=σy=σ3x=σ3y，式(6)就退化为自由空间中的Maxwell方程，所以可以认为上式描述了一种普遍的情况，自由空间是其中一个特例。
2.3用Matlab程序计算光电导天线辐射特性

　　(1)编程中参数的选取。为了保证解的稳定性和收敛性，离散网格边长取Δx=Δy=Δz=δ=λ/12；时间步长取Δt=δ/2c，其中，c为自由空间的光速，以011THz的电磁波为例，x方向取115cm，y，z的取值与x相同；

　　(2)设置激励源。在计算中采用微分形式的高斯脉冲激励源进行模拟计算Ei(t)=[(t-t0)/τ]exp-[4π(t-t0)2]/τ2，其中，τ为常数，决定了高斯脉冲的宽度；

　　(3)编写Matlab程序进行计算。用C语言编写计算程序，在Matlab710软件中计算，硬件配置为酷睿单核116GHz，内存1GB，运行时间约为2分20秒，计算结果如图2所示。

　　用Matlab计算的光电导天线天线的辐射特性图，如图2所示，从图形可以看出天线复变辐射的电磁场分布，可以加深对天线的工作原理的理解，为进一步改进天线的结构提供了物理依据，最终实现提高光电导天线辐射太赫兹波的功率和效率。

　　3结束语

　　通过对光电导天线的理论分析与计算，利用FDTD方法对天线的辐射特性进行了分析，通过建模仿真编写Matlab程序进行具体计算，可以直观看到天线的辐射图形。从以上的结果分析可以看出，FDTD方法在电磁场数值计算中是一种比较实用可行的办法。利用Matlab进行仿真运算，可以更加准确形象的理解场的迭代和在边界区域的吸收情况。在应用FDTD方法时需要注意：在编程的过程中，网格的划分具有重要的作用，一定要慎重处理；另外一个重要的因素是对激励源的模拟，选择合适的的激励源形式以及用适当的方法将激励源加入到FDTD迭代计算中。