亚波长尺寸样品直至隧穿极限的太赫兹测量

对于单晶的太赫兹光谱测量，波长 $\lambda$ 常常与所研究样品的尺寸相当，从而凸显衍射效应。我们使用透射几何下的连续波太赫兹光谱仪，研究样品尺寸对光学性质可达成精度的影响，尤其关注相位数据。我们以 $\alpha$-乳糖一水合物为范例，比较了使用直径 D 在 10 mm 至 0.2 mm 范围内孔径所测得的数据。对于小的 D，强衍射通常使低频下透射振幅的定量分析失效。然而，相位数据可评估至更低频率，并表现出对 D 更系统的依赖关系。对于定量分析，我们采用波导图像来描述具有圆柱形孔的微小孔径。对于小至 0.2 mm 的 D（对应 1/D = 50 cm$^{-1}$），圆形波导在其截止频率 $1/\lambda_c = \omega_c/2\pi c \approx 29$ cm$^{-1}$ 以下不支持传播波。实验中，我们针对厚度 $d_{ap} = 1$ mm 的圆柱形孔径证实了这一截止。在 $\omega_c$ 附近，测得的相速度比真空中的光速 $c$ 大一个数量级。若将样品安装在具有锥形孔的薄孔径上，该截止会被抹平。在这种情况下，若在分析中考虑孔径的类波导特性，则 D = 0.2 mm 的 $\alpha$-乳糖一水合物的相位数据可定量描述至约 10 cm$^{-1}$。