搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

磷化镓高功率太赫兹共线差频源的研究

黄敬国 陆金星 周炜 童劲超 黄志明 褚君浩

引用本文:
Citation:

磷化镓高功率太赫兹共线差频源的研究

黄敬国, 陆金星, 周炜, 童劲超, 黄志明, 褚君浩

Investigation of high power terahertz emission in gap crystal based on collinear difference frequency generation

Huang Jing-Guo, Lu Jin-Xing, Zhou Wei, Tong Jing-Chao, Huang Zhi, Chu Jun-Hao
PDF
导出引用
  • 在众多实现太赫兹辐射的方法中, 非线性光学共线差频能够实现高功率、宽波段、连续可调谐的太赫兹波辐射. 理论分析表明, 各向同性磷化镓晶体, 在1064 nm附近波长激光共线差频下具有毫米量级的相干长度, 能够满足高功率宽波段的太赫兹辐射条件.实验证明, 磷化镓晶体共线差频实现高功率宽波段的太赫兹光辐射, 其太赫兹光波长调谐范围为95.9–773.4 μm (0.39–3.13 THz), 最高峰值功率7 W位于频率2.0 THz处.该实验结果与理论计算基本保持一致.
    Among many terahertz wave generation methods, nonlinear optical collinear difference frequency generation (CDFG) is always regarded as a promising way to achieve the high power, broadband, continual tunable terahertz wave emission. Theoretical analysis shows that a big coherent length (on millimeter scale) in isotropic GaP crystal could be realized by the laser wavelength near 1064 nm in the CDFG process, which meets the condition of high power and broadband terahertz generation. In the experiment, a high power and broadband terahertz wave is achieved from GaP crystal, with its tunable terahertz range 95.9-773.4 μm (0.39-3.13 THz) and the highest terahertz peak power 7 W at 2 THz. The experimental result is generally consistent well with its theoretical calculation.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61274138)和中国科学院上海技术物理研究所三期创新专项(批准号: Q-ZY-44)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61274138) and the Innovational Program of Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, China (Grant No. Q-ZY-44).
    [1]

    Zhang C L 2008 Terahertz Sensing and Imaging (1st Ed.) (Beijing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [张存林 2008 太赫兹感测与成像 (第一版) (北京: 国防工业出版社) 第1页]

    [2]

    Sun B, Yao J Q 2006 Chin. J. Lasers 33 1349 (in Chinese) [孙博, 姚建铨 2006 中国激光 33 1349]

    [3]

    Grischkowsky D, Keiding S, Vanexter M, Fattinger C 1990 J. Opt. Soc. Am. B 7 2006

    [4]

    Kawase K, Shikata J, Ito H 2002 J. Phys. D: Appl. Phys. 35 R1

    [5]

    Sato A, Kawase K, Minamide H, Wada S, Ito H 2001 Rev. Sci. Instrum. 72 3501

    [6]

    Imai K, Kawase K, Shikata J, Minamide H, Ito H 2001 Appl. Phys. Lett. 78 1026

    [7]

    Kawase K, Shikata J, Imai K, Ito H 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2819

    [8]

    Lu J X, Huang Z M, Huang J G, Wang B B, Shen X M 2011 Acta Phys. Sin. 60 024209 (in Chinese) [陆金星, 黄志明, 黄敬国, 王兵兵, 沈学民 2011 60 024209]

    [9]

    Shi W, Ding Y J, Fernelius N, Vodopyanov K 2002 Opt. Lett. 27 1454

    [10]

    Shi W, Leigh M, Zong J, Jiang S B 2007 Opt. Lett. 32 949

    [11]

    Ding Y J 2007 IEEE J. Sel. Top. Quant. 13 705

    [12]

    Shakir Y A, Sorochenko V R, Gribenyukov A I 2010 Phys. Wave. Phenom. 18 240

    [13]

    Taniuchi T, Okada S, Nakanishi H 2004 J. Appl. Phys. 95 5984

    [14]

    Suizu K, Miyamoto K, Yamashita T, Ito H 2007 Opt. Lett. 32 3

    [15]

    Vodopyanov K L, Avetisyan Y H 2008 Opt. Lett. 33 2314

    [16]

    Taniuchi T, Nakanishi H 2004 J. Appl. Phys. 95 7588

    [17]

    Saito K, Tanabe T, Oyama Y, Suto K, Kimura T, Nishizawa J 2008 J. Phys. Chem. Solids 69 597

    [18]

    Nishizawa J, Suto K, Sasaki T, Tanabe T, Tanno T, Oyama Y, Sato F 2006 P. Jpn. Acad. B Phys. 82 353

    [19]

    Aleshkin V Y, Antonov A A, Gaponov S V, Dubinov A A, Krasil'nik Z F, Kudryavtsev K E, Spivakov A G, Yablonskii A N 2008 JETP Lett. 88 787

    [20]

    Ding Y J, Jiang Y, Zotova I B 2010 Appl. Phys. Lett. 96 031101

    [21]

    Ragam S, Tanabe T, Saito K, Oyama Y, Nishizawa J 2009 J. Lightwave Technol. 27 3057

    [22]

    Ding Y J, Shi W 2006 Solid State Electron. 50 1128

    [23]

    Tomita I, Suzuki H, Rungsawang R, Ueno Y, Ajito K 2007 Phys. Status Solidi A 204 1221

    [24]

    Sun B, Yao J Q, Wang Z, Wang P 2007 Acta Phys. Sin. 56 1390 (in Chinese) [孙 博, 姚建铨, 王 卓, 王 鹏 2007 56 1390]

    [25]

    Li Z Y, Yao J Q, Li J, Bing P B, Xu D G, Wang P 2010 Acta Phys. Sin. 59 6237 (in Chinese) [李忠洋, 姚建铨, 李 俊, 邴丕彬, 徐德刚, 王 鹏 2010 59 6237]

    [26]

    Pradarutti B, Matthaus G, Riehemann S, Notni G, Nolte S, Tunnermann A 2008 Opt. Commun. 281 5031

    [27]

    Madarasz F L, Dimmock J O, Dietz N, Bachmann K J 2000 J. Appl. Phys. 87 1564

    [28]

    Palik E D 1998 Handbook of Optical Constants of Solids (Vol. III) (San Dicgo: Academic Press) pp32-40

  • [1]

    Zhang C L 2008 Terahertz Sensing and Imaging (1st Ed.) (Beijing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [张存林 2008 太赫兹感测与成像 (第一版) (北京: 国防工业出版社) 第1页]

    [2]

    Sun B, Yao J Q 2006 Chin. J. Lasers 33 1349 (in Chinese) [孙博, 姚建铨 2006 中国激光 33 1349]

    [3]

    Grischkowsky D, Keiding S, Vanexter M, Fattinger C 1990 J. Opt. Soc. Am. B 7 2006

    [4]

    Kawase K, Shikata J, Ito H 2002 J. Phys. D: Appl. Phys. 35 R1

    [5]

    Sato A, Kawase K, Minamide H, Wada S, Ito H 2001 Rev. Sci. Instrum. 72 3501

    [6]

    Imai K, Kawase K, Shikata J, Minamide H, Ito H 2001 Appl. Phys. Lett. 78 1026

    [7]

    Kawase K, Shikata J, Imai K, Ito H 2001 Appl. Phys. Lett. 78 2819

    [8]

    Lu J X, Huang Z M, Huang J G, Wang B B, Shen X M 2011 Acta Phys. Sin. 60 024209 (in Chinese) [陆金星, 黄志明, 黄敬国, 王兵兵, 沈学民 2011 60 024209]

    [9]

    Shi W, Ding Y J, Fernelius N, Vodopyanov K 2002 Opt. Lett. 27 1454

    [10]

    Shi W, Leigh M, Zong J, Jiang S B 2007 Opt. Lett. 32 949

    [11]

    Ding Y J 2007 IEEE J. Sel. Top. Quant. 13 705

    [12]

    Shakir Y A, Sorochenko V R, Gribenyukov A I 2010 Phys. Wave. Phenom. 18 240

    [13]

    Taniuchi T, Okada S, Nakanishi H 2004 J. Appl. Phys. 95 5984

    [14]

    Suizu K, Miyamoto K, Yamashita T, Ito H 2007 Opt. Lett. 32 3

    [15]

    Vodopyanov K L, Avetisyan Y H 2008 Opt. Lett. 33 2314

    [16]

    Taniuchi T, Nakanishi H 2004 J. Appl. Phys. 95 7588

    [17]

    Saito K, Tanabe T, Oyama Y, Suto K, Kimura T, Nishizawa J 2008 J. Phys. Chem. Solids 69 597

    [18]

    Nishizawa J, Suto K, Sasaki T, Tanabe T, Tanno T, Oyama Y, Sato F 2006 P. Jpn. Acad. B Phys. 82 353

    [19]

    Aleshkin V Y, Antonov A A, Gaponov S V, Dubinov A A, Krasil'nik Z F, Kudryavtsev K E, Spivakov A G, Yablonskii A N 2008 JETP Lett. 88 787

    [20]

    Ding Y J, Jiang Y, Zotova I B 2010 Appl. Phys. Lett. 96 031101

    [21]

    Ragam S, Tanabe T, Saito K, Oyama Y, Nishizawa J 2009 J. Lightwave Technol. 27 3057

    [22]

    Ding Y J, Shi W 2006 Solid State Electron. 50 1128

    [23]

    Tomita I, Suzuki H, Rungsawang R, Ueno Y, Ajito K 2007 Phys. Status Solidi A 204 1221

    [24]

    Sun B, Yao J Q, Wang Z, Wang P 2007 Acta Phys. Sin. 56 1390 (in Chinese) [孙 博, 姚建铨, 王 卓, 王 鹏 2007 56 1390]

    [25]

    Li Z Y, Yao J Q, Li J, Bing P B, Xu D G, Wang P 2010 Acta Phys. Sin. 59 6237 (in Chinese) [李忠洋, 姚建铨, 李 俊, 邴丕彬, 徐德刚, 王 鹏 2010 59 6237]

    [26]

    Pradarutti B, Matthaus G, Riehemann S, Notni G, Nolte S, Tunnermann A 2008 Opt. Commun. 281 5031

    [27]

    Madarasz F L, Dimmock J O, Dietz N, Bachmann K J 2000 J. Appl. Phys. 87 1564

    [28]

    Palik E D 1998 Handbook of Optical Constants of Solids (Vol. III) (San Dicgo: Academic Press) pp32-40

  • [1] 姚海云, 闫昕, 梁兰菊, 杨茂生, 杨其利, 吕凯凯, 姚建铨. 图案化石墨烯/氮化镓复合超表面对太赫兹波在狄拉克点的动态多维调制.  , 2022, 71(6): 068101. doi: 10.7498/aps.71.20211845
    [2] 廖小瑜, 曹俊诚, 黎华. 太赫兹半导体激光光频梳研究进展.  , 2020, 69(18): 189501. doi: 10.7498/aps.69.20200399
    [3] 冯正, 王大承, 孙松, 谭为. 自旋太赫兹源:性能、调控及其应用.  , 2020, 69(20): 208705. doi: 10.7498/aps.69.20200757
    [4] 王航天, 赵海慧, 温良恭, 吴晓君, 聂天晓, 赵巍胜. 高性能太赫兹发射: 从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子.  , 2020, 69(20): 200704. doi: 10.7498/aps.69.20200680
    [5] 许涌, 张帆, 张晓强, 杜寅昌, 赵海慧, 聂天晓, 吴晓君, 赵巍胜. 自旋电子太赫兹源研究进展.  , 2020, 69(20): 200703. doi: 10.7498/aps.69.20200623
    [6] 樊正富, 谭智勇, 万文坚, 邢晓, 林贤, 金钻明, 曹俊诚, 马国宏. 低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱.  , 2017, 66(8): 087801. doi: 10.7498/aps.66.087801
    [7] 左剑, 张亮亮, 巩辰, 张存林. 太赫兹片上系统和基于微纳结构的太赫兹超宽谱源的研究进展.  , 2016, 65(1): 010704. doi: 10.7498/aps.65.010704
    [8] 柴路, 牛跃, 栗岩锋, 胡明列, 王清月. 差频可调谐太赫兹技术的新进展.  , 2016, 65(7): 070702. doi: 10.7498/aps.65.070702
    [9] 赵文娟, 陈再高, 郭伟杰. 慢波结构爆炸发射对高功率太赫兹表面波振荡器的影响.  , 2015, 64(15): 150702. doi: 10.7498/aps.64.150702
    [10] 刘维浩, 张雅鑫, 周俊, 龚森, 刘盛纲. 偏心电子注激励周期加载波导角向非对称模衍射辐射.  , 2012, 61(23): 234209. doi: 10.7498/aps.61.234209
    [11] 马凤英, 陈明, 刘晓莉, 刘建立, 池泉, 杜艳丽, 郭茂田, 袁斌. 太赫兹波段微腔器件的设计及其特性研究.  , 2012, 61(11): 114205. doi: 10.7498/aps.61.114205
    [12] 刘维浩, 张雅鑫, 胡旻, 周俊, 刘盛纲. 基于场致发射阴极阵列的太赫兹源的物理机理研究.  , 2012, 61(12): 127901. doi: 10.7498/aps.61.127901
    [13] 祁春超, 欧阳征标. 基于600—2000 nm抽运源的太赫兹相干光源的最新进展.  , 2011, 60(9): 090704. doi: 10.7498/aps.60.090704
    [14] 陆金星, 黄志明, 黄敬国, 王兵兵, 沈学民. 相位失配与材料吸收对利用GaSe差频产生太赫兹波功率影响的研究.  , 2011, 60(2): 024209. doi: 10.7498/aps.60.024209
    [15] 钟凯, 姚建铨, 徐德刚, 张会云, 王鹏. 级联差频产生太赫兹辐射的理论研究.  , 2011, 60(3): 034210. doi: 10.7498/aps.60.034210
    [16] 刘丰, 邢岐荣, 胡明列, 栗岩锋, 王昌雷, 柴路, 王清月. 飞秒激光激发下本征GaP非线性吸收及Kerr效应的实验研究.  , 2011, 60(1): 017806. doi: 10.7498/aps.60.017806
    [17] 高鹏, Booske John H., 杨中海, 李斌, 徐立, 何俊, 宫玉彬, 田忠. 太赫兹折叠波导行波管再生反馈振荡器非线性理论与模拟.  , 2010, 59(12): 8484-8489. doi: 10.7498/aps.59.8484
    [18] 黄楠, 李雪峰, 刘红军, 夏彩鹏. 增益饱和对光学差频产生太赫兹辐射的功率和稳定性的影响.  , 2009, 58(12): 8326-8331. doi: 10.7498/aps.58.8326
    [19] 张显斌, 施 卫. 基于可调谐准高斯波束太赫兹源的成像系统研究.  , 2008, 57(8): 4984-4990. doi: 10.7498/aps.57.4984
    [20] 刘 欢, 徐德刚, 姚建铨. 基于GaSe和ZnGeP2晶体差频产生可调谐太赫兹辐射的理论研究.  , 2008, 57(9): 5662-5669. doi: 10.7498/aps.57.5662
计量
  • 文章访问数:  6829
  • PDF下载量:  642
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-30
  • 修回日期:  2013-03-01
  • 刊出日期:  2013-06-05

/

返回文章
返回
Baidu
map