随着第五代通信技术在世界范围内的商业部署，截至2021年5月，全球5G通信网络用户规模已超过4亿。为满足未来业务对超高数据速率、极低延迟等的需求，下一代无线通信技术的研究已经展开。其中，太赫兹频段中大量的绝对带宽资源是太赫兹频率进行无线通信最显著的优势，使得太赫兹通信具有极大的应用潜力。本文对太赫兹通信领域的相关研究进行了阐述，首先介绍了6G通信网络的规划与愿景和太赫兹通信技术国内外现状；其次讨论了太赫兹通信的关键技术及潜在应用场景；最后总结了目前的研究成果并对未来的研究方向进行展望，为迈进“太赫兹时代”提供新的思路。

从受迫摆方程出发导出了系统的频率响应, 并从Mathieu方程的稳定区和不稳定区讨论了系统的稳定性。指出了粒子的准沟道运动可以用周期转动解来描述, 并利用系统的周期倍分叉、跳跃现象和弛豫行为讨论了准沟道粒子运动的稳定性。结果表明, 适当选择参数, 系统的稳定性是可以保证的。

在经典力学框架内和偶极近似下, 利用Moriere势把粒子运动方程化为了具有软硬弹簧特性的广义Duffing方程, 利用平均法分析了系统在主共振线附近的运动行为; 对系统的稳定性和弛豫行为进行了讨论, 并导出了系统的临界参数。结果表明, 系统的稳定性与参数有关, 适当调节这些参数, 系统的稳定性就可以得到保证。

寻找新光源, 特别是短波长激光光源引起了人们的广泛兴趣。在时空周期场中运动的带电粒子表现出了预期的行为。指出了置于外场中的超晶格是典型的时空周期场。假设掺杂超晶格的导带底是周期调制的, 在经典力学框架内, 将非相对论粒子在时空周期场中的运动方程化为带有阻尼项和受迫项的摆方程。在无阻尼情况下, 利用摄动法导出了系统的一阶近似解, 讨论了高次谐波辐射和辐射强度; 用Hamiltonian原理和相平面方法讨论了系统的稳定性。在阻尼情况下, 利用Melnikov方法讨论了系统的临界特征和混沌行为。结果表明, 非相对论粒子的高次谐波辐射存在局部极大, 可望作为短波长激光光源。由于系统的稳定性与它的参数有关, 只需适当调节这些参数, 系统的稳定性就能得到保证。

试图用传统方法把自由电子激光推向更短波长在技术上遇到了严重挑战。利用晶体摆动场辐射作为短波长相干光源引起了人们的广泛注意。利用Lindhard势, 在经典力学框架内把粒子运动方程化为广义Duffing方程, 利用平均法分析了粒子在次共振附近的运动行为; 并对系统的跳跃现象和临界特征进行了讨论。结果表明, 系统的稳定性与其参数有关, 只需适当调节这些参数, 稳定性就可以在原则上得到保证。

在经典力学框架内，利用小振幅小周期近似对晶体摆动场辐射进行了讨论。结果表明，同大振幅大周期近似相比,小振幅小周期近似下的摆动场辐射具有易分离、能量高和成本低等优点；选择电子做炮弹适合中能和高能，电子源经济实用，且束流品质好；选择正电子做炮弹退道长度长，适合低能和中能。结果还表明，利用小振幅小周期近似可以获得能量为100keV量级的晶体摆动场辐射，填补了同步辐射在这一能区的空白。

在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为倒置摆方程。在线性近似下,分别用参数变易法和LP方法讨论了无阻尼情况下系统的一阶不稳定区。在非线性近似下,用有效势分析了系统的稳定性,并对普通摆和倒置摆进行了统一描述。结果表明,系统的稳定性与阻尼有关,阻尼越大稳定性越好；指出了普通摆描述的沟道粒子的运动行为,系统的平衡位置过支点垂直向下；倒置摆描述了带电粒子在周期弯晶中的准沟道行为,平衡状态过支点垂直向上。

在经典力学框架内和偶极近似下, 从势和场的观点出发, 把晶体摆动场中的粒子运动方程化为了具有阻尼项和参数激励项的广义Mathieu方程, 并对特殊情况下的Mathieu方程、摆方程和倒置摆方程进行了讨论。导出Mathieu方程的三种标准形式, 分析了摆方程的三类轨道以及倒置摆的稳定区和不稳定区。用多尺度法找到了纯转动态的近似解和系统的临界曲线。指出了粒子的纯转动态就是准沟道态, 准沟道粒子的电磁辐射就是准沟道辐射。