Monte-Carlo-based spectral gain analysis for THz quantum cascade lasers
采用系综Monte Carlo输运模拟，我们自洽地分析了不同的太赫兹量子级联激光器结构的光谱增益，考虑到绑定到连续以及共振声子减少设计。在这种情况下，我们研究温度相关的增益展宽，影响太赫兹结构的温度性能。此外，我们还讨论了单个散射机制，如电子-电子散射、杂质散射和界面粗糙度散射等的影响。模拟结果与实验数据的比较产生良好的协议。
2011-06-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Ultra low threshold current THz quantum cascade lasers based on buried strip-waveguides
采用双金属波导与质子注入相结合的方法，实现了基于新型埋腔结构的太赫兹量子级联激光器。器件实现了2.8 THz的发射，在脉冲和连续波操作中显示4K下19 mA的超低阈值电流。由于有源区两侧的半导体材料和顶部金属带的窄宽度，这些器件的热性能得到了极大的改善。与类似尺寸的标准脊双金属激光器相比，热阻降低了两倍以上。
2005-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposed ultra wide-band tunable THz RT lasers based on momentum space negative conductivity under electron streaming in hNB-graphene sandwiches
观察太赫兹损耗增益切换通过栅极上的偏置石墨烯三明治的传输解释下，在石墨烯中的电子流的响应。基于这一考虑，提出了太赫兹源，包括硅谐振器放置在三明治与电流在石墨烯中流动。它应该提供可调谐的偏置发射在宽太赫兹波段。该光源是直接模拟太赫兹的可调谐微波激光器演示。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall
Polarisation control of optically pumped terahertz lasers
半导体量子阱中激子激发态的光抽运是实现超紧凑太赫兹（THz）激光器的一种工具，它基于激子激发态（2 p）和基态（1 s）之间的受激光跃迁。我们表明，由2 p-激子的双光子吸收的概率是强烈依赖于两个光子的偏振。太赫兹激光的阈值功率的变化由一个因素为5预测从线性切换到圆形泵浦。我们计算的太赫兹辐射的偏振依赖性，并确定光子偏振配置实现最大太赫兹光子产生量子效率。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall
Injection terahertz laser using the resonant inter-layer radiative transitions in double-graphene-layer structure
提出并证实了双石墨烯结构中石墨烯层间电子共振辐射跃迁产生太赫兹激光的概念。我们估计的太赫兹增益TM模式表现出非常低的德鲁德吸收在GL和显示的增益可以超过金属-金属波导中的损耗在低端的太赫兹范围。所发射的光子的光谱可以通过所施加的电压来调谐。太赫兹增益的弱温度依赖性促进了在室温下的有效操作。
2013-09-11 cond-mat.mes-hall
Laser induced THz emission from femtosecond photocurrents in Co/ZnO/Pt and Co/Cu/Pt multilayers
超短激光激发Co/Pt磁性异质结构可以有效地在磁性层和非磁性层的界面处产生自旋电流和电荷电流。这些光电流的方向可以通过圆偏振激光的螺旋度和外部磁场来控制。在这里，我们采用太赫兹时域光谱进一步研究这些光电流现象中的接口的作用。特别地，通过改变中间层的厚度至5 nm，研究了Cu或ZnO中间层对Co/X/Pt（X = Cu，ZnO）中光电流的影响。结果进行了讨论的自旋扩散现象和界面自旋轨道力矩。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Terahertz cascades from nanoparticles
在这篇文章中，我们提出了一个系统能够太赫兹辐射的量子产额以上的单位。该系统由纳米颗粒组成，其中材料组成沿着每个纳米颗粒的径向方向变化，使得出现等距离能级的阶梯。然后，通过激发这个阶梯的最高水平，我们在太赫兹范围内产生了多个相同频率的光子。我们演示了如何计算实现高量子产率的连续材料组合物分布，然后表明多壳纳米颗粒的实验友好设计仍然可以导致高量子产率。
2018-05-18 cond-mat.mes-hall
On-chip coherent frequency-domain THz spectroscopy for electrical transport
基于连续波（CW）激光光谱技术，提出了一种共面波导上的相干频域太赫兹光谱技术，其频率范围从200 MHz到1.6 THz。通过混合两个频率可调谐的CW激光器产生的光学拍频聚焦在光导开关上，以产生和检测THz电路中的高频电流。与时域光谱相比，我们的频域光谱能够实现前所未有的10 MHz频率分辨率，而无需使用复杂的飞秒激光光学构件。此外，由于光混频技术的相干性，我们能够使用希尔伯特分析和逆傅立叶变换在时域中识别多次反射的起源。这些结果表明，片上相干频域光谱的优点，如其宽带，频率分辨率，可用性和时域可访问性，提供了一个独特的能力，用于测量超快电子输运在集成太赫兹电路。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall
Proposal for a Graphene Plasmonic THz Emitter
我们提出了一个太赫兹辐射源的基础上的激发等离子体共振的石墨烯结构，通过混合两个近红外激光信号与太赫兹差频。该过程是光热电效应，最近已被证明在石墨烯中的THz频率下有效。天线将THz辐射耦合出亚波长石墨烯元件并耦合到远场中。发射是单色的，带宽由NIR激光源的带宽确定。作为发射器频率的函数的装置的输出功率估计为数十微瓦。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Laser structuring for control of coupling between THz light and phonon modes
蓝宝石的表面和体积的修改示出影响在太赫兹光谱范围内的反射和透射光。使用1030 nm和257.5 nm波长的超短230 fs激光脉冲进行结构修改，分别形成约250 nm和60 nm周期的表面波纹。横向光学声子TO1模式的软化，由于无序是最明显的激光烧蚀表面的反射。结果表明，由于太赫兹辐射与声子的耦合，激光损伤点的次表面周期图案也改变了反射谱。讨论了激光结构化和无序化在声子工程中的应用潜力。
2016-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effective tuning of unusual Aharonov-Bohm oscillations in a single quantum ring
利用高频极限下的非微扰Floquet理论，研究了强THz激光和面内电场同时作用对各向同性量子环中Aharonov-Bohm效应的影响.结果表明，在各向同性量子环中，强太赫兹激光和面内电场会产生不寻常的Aharonov-Bohm振荡。在强太赫兹激光场参数一定的情况下，通过改变电场方向可以有效地调节Aharonov-Bohm振荡的振幅。此外，对于固定的电场强度和激光场参数值，可以通过改变电场方向来有效地调节带内光学特性。因此，可以认为，在强太赫兹激光场中的圆形QR等效于各向异性量子环，并且电场方向有效地调谐了环的不寻常的Aharonov-Bohm振荡和带内光学性质。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
InGaAs/AlInGaAs THz Quantum Cascade Lasers operating up to 195 K in strong magnetic field
在磁场中测量了基于InGaAs阱和四元AlInGaAs势垒的太赫兹量子级联激光器。本研究是在四量子阱有源区设计上进行的，光子能量为14.3 meV，用Au和Cu波导进行处理。该异质结构在B=0 T和Cu波导中工作至148 K。完整的磁光谱研究允许发射和运输数据的比较。增加磁场，InGaAs阱的低有效质量使我们能够达到非常强的约束状态。在B=12 T时，回旋跃迁几乎与LO声子共振，我们记录了具有Cu波导的器件的最高工作温度为195 K。在磁场为7.3 ~ 7.7 T时，探测到5.9 meV的附加激光。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz lasers based on optically pumped multiple graphene structures with slot-line and dielectric waveguides
提出并评价了基于光泵多层石墨烯结构的太赫兹（THz）激光器。所开发的设备模型占的带间和带内跃迁的简并电子空穴等离子体中产生的光辐射在MGL结构和槽或介质波导中的损失。给出了太赫兹激光增益和产生太赫兹激光的条件，表明所研究的激光器在室温下可以工作在大于1THz的频率。
2009-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Material configurations for n-type silicon-based terahertz quantum cascade lasers
硅基量子级联激光器（QCL）提供了将相干太赫兹辐射源与硅微电子集成的前景。理论研究已经提出了各种n型SiGe基异质结构作为设计候选者，但最佳材料配置仍然不清楚。在这项工作中，优化算法被用来设计等效的THz QCL在三个最近提出的配置[（001）Ge/GeSi，（001）Si/SiGe和（111）Si/SiGe]，发射频率为3和4 THz。的电子和光学性质的系统比较。半经典电子输运模拟被用来模拟载流子动力学，并计算峰值增益，相应的电流密度和最高工作温度。结果表明，（001）Ge/GeSi结构在两个发射频率下都具有最佳的模拟性能。
2011-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Octave-spanning semiconductor laser
本文介绍了一种半导体注入式激光器，它工作在连续波中，发射频率超过一个倍频程，并在各振荡模式中显示出均匀的功率分布。增益介质是基于在太赫兹范围内工作的异质量子级联结构。在连续波的激光发射发生从1.64 THz到3.35 THz的光功率在mW范围内和超过80个模式以上的阈值。对线宽为980 Hz的窄波导的自由运行拍音研究受到抖动的限制，表明频率梳可在宽至624 GHz的频谱带宽上工作，这使得此类器件成为基于倍频程跨阻激光器的THz频率梳的理想候选者。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Narrowband Spintronic Terahertz Emitter based on Magnetoelastic Heterostructures
窄带太赫兹（THz）辐射是高分辨率光谱识别的关键，但飞秒（fs）激光驱动的窄带THz源仍然很少见。在这里，计算预测，金属/电介质/磁致弹性异质结构能够将fs激光脉冲转换为具有窄线宽的多周期THz脉冲，其线宽低至~1.5 GHz，这与现有fs激光激发发射器的单周期宽带THz脉冲形成对比。结果表明，当金属膜和磁弹性膜的厚度都在一定范围内时，飞秒激光辐照金属膜产生的短应变脉冲可以实现太赫兹自旋波在磁弹性膜中的激发和长距离输运.这些结果揭示了一种基于异质结构设计实现窄带THz脉冲光产生的途径，对THz磁振子器件的设计也具有一定的指导意义。
2021-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Direct surface cyclotron resonance terahertz emission from a quantum cascade structure
沿着半导体量子阱的生长方向施加强磁场，产生离散能态的谱，即朗道能级。通过将量子级联结构的量子工程与静态磁场相结合，我们可以选择性地将电子注入量子阱的激发态朗道能级，实现基于回旋辐射的可调谐表面发射器件。通过施加0和1 - 2 T之间的适当磁场，我们证明了在宽范围的频率（1-2太赫兹和3-5太赫兹）从一个单一的设备发射。
2012-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmon-mediated nanoscale localization of laser-driven sub-THz spin dynamics in magnetic dielectrics
利用飞秒激光脉冲实现自旋的超快全光控制是光子学和磁学交叉点的研究热点之一，直接影响着未来的磁纪录。揭示光辅助记录机制，以增加位密度超过衍射极限，而不过度加热的记录介质是一个开放的挑战。在这里，我们表明，在混合金属-电介质结构中的表面等离子体激元极化激元可以提供反法拉第效应的空间限制，介导的激发本地相干自旋旋进0.41太赫兹频率。我们证明了两个数量级的增强的激发效率在表面等离子体共振内的100 nm层的介电石榴石。我们的发现拓宽了超快自旋等离子体的视野，并打开了通往纳米尺度非热光磁纪录的途径。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz Laser Combs in Graphene Field-Effect Transistors
电注入太赫兹（THz）辐射源由于其多功能性和小型化潜力而极具吸引力，为集成电路THz技术打开了大门。在这项工作中，我们表明，相干太赫兹频率梳范围内$0.5~\mathrm{THz}<ω/2π<10~\mathrm{THz}$可以产生利用石墨烯等离子体。我们的设置由具有非对称边界条件的石墨烯场效应晶体管组成，其辐射源自可以通过直流注入控制的等离子体不稳定性。我们提出了一个结合的解析和数值分析的石墨烯等离子体流体动力学，显示的不稳定性可以实验控制的施加的栅极电压和注入电流。我们的计算表明，所发射的太赫兹梳表现出可观的时间相干性（$g^{(1)}(τ)>0.6$）和辐射发射率（$10^{7}\,\mathrm{Wm^{-2}}$）。这使得我们的方案成为石墨烯基太赫兹激光源的有吸引力的候选者。此外，不稳定性放大的机制是先进的基板的情况下，具有不同的介电常数，这允许克服最终的限制与实验实施。
2019-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph
Bosonic Cascade Laser
基于半导体微腔中玻色子准粒子（激子和激子-极化激元）在抛物势阱中的跃迁，提出了量子级联激光器的概念。由于激子跃迁的玻色子刺激，该激光器将发射太赫兹辐射。玻色子级联激光器的动力学与传统的费米子级联激光器的动力学有很大的不同。我们表明，人口的激子梯宇称依赖和量子化，如果没有外部太赫兹腔的激光器操作。
2012-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
High dynamic range, heterogeneous, terahertz quantum cascade lasers featuring thermally-tunable frequency comb operation over a broad current range
我们报告工程的宽带量子级联激光器（QCL）发射太赫兹（THz）的频率，它利用异质有源区计划，并有一个电流密度动态范围（JDR）为3.2，显着大于最先进的，超过1.3太赫兹带宽。我们证明了所设计的宽带激光器作为太赫兹光学频率梳合成器工作在连续波，最大光输出功率为4 mW（0.73 mW的梳状制度）。模间拍音图的测量揭示了在连续106 mA电流范围内延伸的清晰的色散补偿频率梳状区（电流密度动态范围为1.24），显著大于在类似几何形状下报道的现有技术，相应的发射带宽为1.05 THz，检测到稳定且窄（4.15 KHz）的拍音，信噪比为34 dB。对电和热节拍调谐的分析表明，电流调谐系数范围在5 MHz/mA和2.1 MHz/mA之间，温度调谐系数为-4 MHz/K。通过温度和电流在整个动态范围内调谐THz QCL梳的能力为它们作为强大的光谱工具的使用铺平了道路，这些光谱工具可以提供宽频率覆盖范围和高精度光谱精度。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Terahertz frequency combs exploiting an on-chip solution processed graphene-quantum cascade laser coupled-cavity architecture
在太赫兹（THz）频率下设计具有超宽增益谱和群速度色散完全补偿的量子级联激光器（QCL）的能力是设计远红外单片和小型化光学频率梳合成器（FCS）的基本需求。在THz QCL四波混频中，由子带间增益介质的固有三阶极化率驱动，自锁相位中的光学模式，允许稳定的梳状操作，尽管在有限的动态范围内（约20%的激光器操作范围）。在这里，我们设计了小型化的THz FCS，其包括与紧密耦合的片上溶液处理的石墨烯可饱和吸收体反射器集成的异质THz QCL，即使在四波混频不再提供色散补偿时，该反射器也能保持激光模式之间的相位相干性。这使得高功率（8 mW）FCS具有超过90个光学模式，超过55%的激光器工作范围。此外，稳定的注入锁定显示，铺平了道路，影响一些关键的应用，包括高精度可调宽带光谱和量子计量学。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Efficient Terahertz Generation Using Fe/Pt Spintronic Emitters Pumped at Different Wavelengths
自旋电子学的最新研究表明，磁性金属多层膜是一类新型的、非常有前途的宽带太赫兹辐射源。这种自旋电子多层膜由铁磁（FM）和非磁性（NM）薄膜组成。当由超快激光脉冲触发时，它们由于逆自旋霍尔效应而产生脉冲THz辐射，逆自旋霍尔效应是一种将来自磁化FM层的光驱动自旋电流转换为NM层中的瞬态横向电荷电流的机制，从而导致THz发射。FM/NM多层膜作为THz发射体，迄今为止仅在800 nm激发波长下使用飞秒钛宝石激光器进行了深入研究。在这项工作中，我们证明了在500 μm MgO衬底上生长的2 nm Fe和3 nm Pt的优化自旋电子双层结构，当用fs光纤激光器的超快激光脉冲（脉冲宽度接近100 fs，重复频率约100 MHz）在λ = 800 nm或λ = 1550 nm激发时，与THz辐射源一样有效。即使在低入射功率水平下，Fe/Pt自旋电子发射器在两个激发波长下都表现出有效的THz辐射产生。在1550 nm处的有效THz发射器操作促进了这种自旋电子发射器在由相对低成本和紧凑的fs光纤激光器驱动的THz系统中的集成，而不需要频率转换。
2018-06-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Monte Carlo Modeling of Terahertz Quantum Cascade Detectors
我们展示了一个强大的和严格的模拟光伏量子级联探测器（QCD）在中红外（中红外）和太赫兹（THz）范围内的Encavity蒙特卡罗（EMC）建模方法。将现有的量子级联激光器（QCL）电磁兼容（EMC）模拟工具扩展到零偏压下热平衡条件下QCD中的光伏输运效应。在这里，我们提出的电磁兼容性研究的太赫兹探测器设计的检测波长为84 $μ$ m的结果。模拟结果与实验数据吻合较好。在10 K温度下，我们得到了9.4 mA/W的峰值响应率。
2020-04-07 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Position and mode dependent coupling of terahertz quantum cascade laser fields to an integrated diode
将肖特基二极管集成到太赫兹量子级联激光波导中，直接耦合到内部激光场。在多模激光器中，二极管响应与每个激射模式的二极管的瞬时功率和耦合强度两者相关。测量了集成在两个不同位置的量子级联激光腔中的二极管的整流响应，表明二极管的相对位置强烈影响激光二极管耦合。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monte Carlo study of carrier-light coupling in terahertz quantum cascade lasers
我们提出了一种自洽的方法，包括光学腔场的Monte Carlo为基础的载流子输运模拟。这种方法允许在量子级联激光器中的实际激射操作的分析，考虑到诸如增益饱和和纵模竞争的影响。对太赫兹量子级联激光器的模拟结果与实验结果一致。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
