Dual-wavelength vortex beam with high stability in diode-pumped Yb:CaGdAlO4 Laser
在激光二极管泵浦Yb：CaGdAlO 4（CALGO）激光器中，获得了稳定的双波长涡旋光束，该涡旋光束具有两个相隔几太赫兹的光谱峰，携带轨道角动量（OAM）。由于Yb：CALGO具有宽的发射带宽，双波长光谱由泵浦功率和激光谐振腔中的离轴损耗控制。OAM光束是由一对柱面透镜作为高阶厄米-高斯模的π/2透镜获得的。实验结果表明，具有1046.1 nm和1057.2 nm（间隔3.01 THz）两个光谱峰的1 h OAM光束可以稳定工作3 h以上。它在太赫兹光谱学、高分辨率干涉测量等方面具有很大的应用潜力。
2018-01-21 physics.optics
Injection Locking and Noise Reduction of Resonant Tunneling Diode Terahertz Oscillator
研究了共振隧穿二极管太赫兹振荡器在小信号注入下的注入锁定特性。由于注入锁定，发射光谱的线宽从自由运行状态下的4.4 MHz急剧减小到小于120 mHz（HWHM）。我们通过实验确定了注入太赫兹波引起的天线注入电压的幅度。锁定范围与注入幅度成正比，与Adler模型一致。随着注入幅度的增加，功率谱中的噪声成分逐渐减少，表现为自由运行状态，而注入锁定成分则交替增加。噪声分量和注入锁定分量在与振荡幅度的$5\times10^{-4}$一样小的阈值注入幅度处具有相同的功率。这种阈值行为可以用马菲佐尼的一般极限环振子的噪声降低模型来定性地解释。
2021-01-13 physics.app-ph physics.optics
Terahertz amplification by injection locking of waveguide resonant tunneling diode
针对太赫兹振荡器难以兼顾高功率与低相位噪声的问题，提出利用双波长布里渊激光器对波导共振隧穿二极管进行注入锁定的混合方案，在260 GHz下实现40 dB增益并验证了低相位噪声特性。
2025-09-17 physics.app-ph physics.optics
Broadband Terahertz Frequency Comb Based on Actively Mode Locked Resonant Tunneling Diode
针对太赫兹频率梳技术因产生组件不足而发展滞后的问题，研究团队基于共振隧穿二极管与主动锁模技术，研发出首个全电学紧凑型太赫兹频率梳源，实现140-325 GHz宽带输出和约40 GHz调谐范围，并验证了其在相干通信中的应用潜力。
2025-05-18 physics.app-ph physics.optics
Substrate Integrated Bragg Waveguide: an Octave-bandwidth Single-mode Functional Transmission-Line for Millimeter-Wave and Terahertz Applications
本文提出一种用布拉格反射器替代金属壁或过孔的基片集成空芯波导，通过模式滤波实现倍频程单模传输，并在20–45 GHz验证了低损耗和零群速度色散特性，面向宽带毫米波与太赫兹功能组件应用。
2019-09-02 physics.app-ph physics.optics
Millimeter wave to terahertz compact and low-loss superconducting plasmonic waveguides for cryogenic integrated nano-photonics
等离子体激元作为一个快速发展的研究领域，提供了新的途径来引导和调制微波中的高度受限的光到光学频率范围。我们展示了一个等离子体缝隙波导，在纳米尺度上，基于高转变温度超导体BSCCO，以促进表现的芯片级毫米波太赫兹集成电路在低温下工作。我们研究了几何参数对100 GHz和500 GHz之间的BSCCO等离子体缝隙波导的模式特性的影响。此外，我们还研究了纳米级超导缝隙波导模式特性的热传感，表明在较低的频率下，波导的基模具有较大的传播长度、较低的有效折射率和较强的局域模式能量。此外，我们发现，我们的设备提供了一个更大的SPP传播长度和更高的场限制比金等离子体波导在宽的温度范围低于BSCCO Tc。该器件为实现纳米尺度低温低损耗光子集成电路开辟了一条新的途径。
2021-06-16 physics.optics quant-ph
Photonic Generation of Millimeter-Waves Disciplined by Molecular Rotational Spectroscopy
利用两个半导体激光器在一个单向传播的载流子光电二极管（UTC-PD）上的光外差效应，可以实现毫米波的光产生。我们利用这种技术来产生一个毫米波振荡器具有理想的相位噪声特性，这是继承了一对窄线宽二极管激光器。我们提出了我们的振荡器的长期稳定，通过参考它的气态一氧化二氮（N2 O）的旋转过渡。在301.442 GHz（J=11）的直接频率调制光谱产生的误差信号，纪律二极管激光器之间的频率差，从而锁定毫米波辐射的分子旋转线。使用电光（EO）梳对毫米波频率进行下变频，并由参考铷（Rb）时钟的频率计数器记录。这导致$1.5 \times 10^{-11}/\sqrtτ$的短期分数频率稳定性和$4\times 10^{-12}$在10，000 s平均时间的长期稳定性。
2022-05-12 physics.app-ph physics.optics
Millimeter Wave Absorber for Secure Identification
我们展示了薄的，灵活的，超材料薄膜具有强大的，窄带，偏振和角度不敏感的吸收设计的波长接近一毫米。这些结构，通过光刻制造的市售的，铜背聚酰亚胺基板上，几乎是不可区分的肉眼，但可以很容易地观察到通过成像的共振频率的膜。我们证明，这些图案可以用来标记或条形码的对象，安全识别与太赫兹成像系统。
2016-06-01 physics.optics
Nanocircuit transmitting microwave and terahertz harmonics generated by a mode-locked laser
先前我们将锁模雷射聚焦在扫描隧道显微镜的尖端样品隧道结上。这在DC隧穿电流上叠加了激光脉冲重复率的数百个谐波的电流。每个谐波的功率与其频率成反比。然而，分析表明，在隧穿结内，谐波仅在45 THz以上衰减为谐波数与激光占空比的乘积的平方的负指数。现在，这种效应被应用于纳米电路中，该纳米电路具有光学天线以接收激光辐射，金属-绝缘体-金属隧穿二极管以产生谐波，以及过滤器以选择由第二天线传输的微波或太赫兹谐波。
2021-09-14 physics.optics
Broadband Two-Dimensional Far-Field Beam Profiling of Commercial CW Terahertz Photomixers from 0.2 to 1.5 THz
该研究利用二维光栅扫描系统表征四款商用PIN二极管太赫兹光混频器在0.2–1.5 THz的远场光束，提取发散、不对称性等定量指标，为透镜与封装优化提供依据。
2025-07-06 physics.app-ph physics.optics
Broadband Optoelectronic Mixer for Terahertz Frequency-Comb Measurements
本文提出基于高速MUTC光电二极管的超宽带光电混频方法，实现高达500 GHz重复频率的相位相干探测，为毫米波和太赫兹频率梳测量及微谐振器稳频梳提供方案。
2024-10-29 physics.app-ph physics.optics
Demonstration of Photonics-based D-band Integrated Localization and Communication
本研究演示了一种基于光子学的D波段通信系统，实现了1.5米距离下5 Gbps通信速率与小于3毫米定位分辨率，验证了太赫兹集成感知与通信在6G网络中的可行性。
2024-09-25 physics.optics
Dissipative Kerr soliton photonic terahertz oscillator referenced to a molecule
控制光和物质之间的相干性使电磁波的辐射具有光谱纯度和稳定性，定义了国际系统（SI）秒。虽然原子中超精细能级之间的跃迁在微波和光学域中是可访问的，但将这种稳定性忠实地转移到其他感兴趣的频率范围并非微不足道。这种稳定性特别适用于太赫兹域，以提高超长基线干涉测量和分子光谱学的分辨率，并推动高速、高数据速率无线通信的技术发展。然而，在这个频谱范围内明显缺乏固有频率参考，这对于测量的一致性和可追溯性至关重要。为了减轻包含在这样的波的频率漂移，我们的实验表明，使用旋转光谱的一氧化二氮N2O可以导致线宽减少到一千倍。一对二极管激光器，光注入低噪声，基于芯片的耗散克尔孤子，入射到一个单向行进的载流子光电二极管。我们通过相位调制光谱将发射的太赫兹波锁定到N2O的旋转跃迁中心。实现了具有6 Hz线宽的太赫兹波（在1秒平均时间处的分数频率稳定性为$2 \times 10^{-11}$），同时避免了频率标准的倍频或分频的需要。
2022-10-19 physics.optics
Exceeding octave tunable Terahertz waves with zepto-second level timing noise
任何毫米波（mmW）源的频谱纯度在低噪声应用中都是最重要的。通过光混频的光学合成是这种毫米波的有吸引力的来源，由于其固有的制造成本或规格，其通常涉及具有接近单色性的窄线宽的昂贵的光谱纯激光器。在这里，我们报告了一种替代方案，用于提高廉价的半导体二极管激光器的光谱纯度，通过自注入锁定技术，通过相应的斯托克斯波从光纤布里渊腔表现出大大改善的相位噪声水平和大的波长可调谐性~1.8 nm。我们实现了一个系统，两个自注入二极管激光器在一个共同的布里渊腔，旨在在毫米波和太赫兹区域的差频产生。我们产生可调谐的亚毫米波（0.3和0.5太赫兹）波拍的自注入的两个波长的斯托克斯光上的单向行进的载波光电二极管和表征的噪声性能。亚毫米波的特点是在zepto秒（zs.Hz^-0.5）尺度上的极小定时噪声水平，优于现有技术的基于耗散克尔孤子的微谐振器设置，同时提供更宽的频率可调谐性。这些结果表明，毫米波源的一个可行的廉价的替代方案，旨在低噪声应用，具有实验室规模的足迹和机架安装的便携性，同时为芯片级光子集成铺平了道路。
2022-07-15 physics.app-ph physics.optics
Effective Path Towards Relativistic Transients at Millimeter Wavelengths
我们完善的方法，对提取的子周期瞬态在0.1-1太赫兹频率（毫米波长）范围内的光整流在锂碳酸盐使用倾斜的脉冲前沿。我们的方案利用以前未开发的泵浦脉冲的时空整形，导致在自由空间中仅使用mJ级光ps脉冲达到0.2 GV/m电场强度的高效和近衍射限制的亚太赫兹瞬态。我们在实验和理论上解决了在适当的光束限制和适度的泵浦条件下产生高于GV/m的相对论亚太赫兹瞬态的方法，从而使强场和非线性太赫兹应用和器件得到广泛的应用。
2016-03-11 physics.optics
Dual Laser Self-Injection Locking to a Micro Fabry-Perot for Low Phase Noise Millimeter-wave Generation
本文提出一种紧凑的光子方案，利用两个商用二极管激光器自注入锁定至微型法布里-珀罗腔，在111.45 GHz载波上实现-148 dBc/Hz（1 MHz偏移）的低相位噪声毫米波产生，简化架构并减小体积。
2025-04-21 physics.optics
Bend losses in flexible polyurethane antiresonant terahertz waveguides
对在太赫兹范围内工作的实用波导的追求面临两个主要障碍：大损耗和高刚度。虽然近年来在使用空芯引导降低材料损耗的影响方面取得了显著进展，但这种波导通常不是柔性的。在这里，我们实验和数值研究反谐振介质波导制成的聚氨酯，一种常用的电介质具有低的杨氏模量。抗谐振光纤的空芯特性使得其结构简单，传输损耗低，而聚氨酯的低杨氏模量使其非常灵活。所提出的结构能够在厘米厚的波导中以与常规（可见光和近红外）光纤相同的精神进行毫米波操纵，即方便且可重新配置。我们调查两个典型的反共振几何形状形成的一个和六个管，实验比较其传输，弯曲损耗和模式配置文件。所研究的波导在其亚THz传输频带中具有低于1dB/cm的损耗，对于约10 cm的弯曲半径增加1dB/cm，这类似于将标准$125 μ{\rm m}$直径光纤弯曲到1.2 mm半径。
2021-05-27 physics.optics
Generation of terahertz radiation from ionizing two-color laser pulses in Ar filled metallic hollow waveguides
数值研究了电离双色飞秒脉冲在充氩金属空芯波导中传输产生太赫兹辐射的过程。我们观察到频谱的低频部分的强烈重塑。也就是说，经过几毫米的传播，频谱从数百GHz扩展到~150 THz。对于较长的传输距离，近单周期的近红外脉冲与波长约4.5 μ m的获得适当的光谱滤波，效率高达0.25%。
2010-02-24 physics.optics physics.plasm-ph
A 3.5-THz, x6-Harmonic, Single-Ended Schottky Diode Mixer for Frequency Stabilization of Quantum-Cascade Lasers
高效、紧凑的频率转换器对于太赫兹源的频率稳定是必不可少的。在本文中，我们提出了一个3.5太赫兹，x6谐波，集成肖特基二极管混频器工作在室温下。所设计的频率转换器是基于一个单端，平面肖特基二极管与亚微米的阳极接触面积上的悬浮2- $μ$ m超薄GaAs衬底定义。直流接地阳极垫与射频E面探头相结合，形成了一个电气紧凑的电路。在200 MHz中频，测量到混频器转换损耗约为59 dB，锁相3.5 THz量子级联激光器的信噪比约为40 dB。利用准静态二极管模型结合电磁仿真，得到了与测量结果很好的一致。无需低温冷却的谐波变频器将有助于实现高灵敏度的空间和空中外差接收机。
2021-08-29 physics.ins-det physics.optics
Terahertz wireless communication at 560-GHz band using Kerr micro-resonator soliton comb
针对电子太赫兹发射器在6G面临的上限频率限制，本文利用基于克尔微谐振腔孤子微梳光混频的光子太赫兹发射器，在560-GHz频段实现了2-Gbit/s的无线通信，Q因子达3.4，满足前向纠错要求。
2023-01-25 physics.app-ph physics.optics
Attosecond-timing millimeter waves via Kerr optical frequency division
Boulder Research Labs, IMRA America, Inc.（IMRA美国公司博尔德研究实验室）
通过非线性光学频率分割与布里渊激光结合，实现亚太赫兹载波的高相干性生成，突破传统直接生成方法的限制。
2026-01-21 physics.optics
Directional coupling to a $λ/5000$ nano-waveguide
本文提出并实验验证了一种将太赫兹辐射高效耦合至λ/5000纳米间隙波导的策略，通过相位匹配介电与纳米间隙模式实现约10%耦合效率，为片上纳米光谱和量子技术提供新途径。
2024-07-29 physics.optics
Design of a plasmonic-organic hybrid slot waveguide integrated with a bowtie-antenna for terahertz wave detection
最近，在大频谱上的电磁（EM）波检测吸引了大量的关注。传统的电子EM波传感器使用大的金属探针，其使待测量的场失真，并且对可检测的RF带宽也有严格的限制。为了解决这些问题，已经开发了集成光子EM波传感器以提供高灵敏度和宽带宽。以前，我们展示了一个紧凑的，宽带的，和敏感的集成光子EM波传感器，由有机电光（EO）聚合物填充硅槽光子晶体波导（PCW）调制器集成与金领结天线，检测X波段的电磁波谱。然而，由于硅PCW的相对大的RC常数，这样的EM波传感器只能工作到几十GHz。在这项工作中，我们提出了一个详细的设计和讨论的新一代电磁波传感器的基础上EO聚合物填充等离子体缝隙波导结合蝴蝶结天线，以覆盖更广泛的电磁波谱从1 GHz到10 THz，包括微波，毫米波，甚至太赫兹波的范围。这种天线耦合的等离子体-有机混合（POH）结构被设计为提供超小的RC常数、等离子体模式与RF场之间的大重叠、强电场增强以及可忽略的场扰动。设计了一种用于桥接硅条形波导和等离子体缝隙波导的锥形结构。仿真结果表明，我们的设备可以有一个电磁波传感能力高达10太赫兹。据我们所知，这是第一个用于光子太赫兹波检测的POH设备。
2016-04-02 physics.optics
Intracavity THz generation using a thin lithium niobate plate in a compact Kerr-lens mode-locked Yb:CALGO bulk oscillator
Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学）；Vilnius University Laser Research Center（维尔纽斯大学激光研究中心）；Helmut-Schmidt-Universität（赫尔穆特·施密特大学）
本研究在紧凑型克尔透镜锁模Yb:CALGO固体振荡器中，利用50微米厚铌酸锂片通过光整流实现腔内太赫兹产生，获85 MHz重复频率、120 W太赫兹功率，为高重复频率太赫兹时域光谱系统提供了替代方案。
2026-09-21 physics.optics
Terahertz wave generation using a soliton microcomb
太赫兹或毫米波频带（300 GHz - 3 THz）在光谱上位于微波和红外线之间，并且在宽带无线通信、用于地球遥感的星载辐射计、天体物理学和成像中的应用引起了极大的兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。在这里，我们提出并证明了稳定的太赫兹波产生使用基于微谐振器的频率梳（微梳）。一个unitravelling-carrier光电二极管（UTC-PD）转换低噪声光孤子脉冲从微梳到太赫兹波在孤子的重复率（331 GHz）。使用自由振荡微梳时，太赫兹信号的阿伦偏差在1 s测量时间为4.5*10^-9，相位噪声在10 kHz（10 MHz）偏移频率下为-72 dBc/Hz（-118 dBc/Hz）。通过将重复频率锁定到内部氢脉泽，在平均时间为1 s和2000 s时，分别获得了9.6*10^-15和1.9*10^-17的环路分数频率稳定度，这受到脉泽参考信号的限制。此外，太赫兹信号被成功地用于执行花生太赫兹成像的原理验证演示。将单片集成的UTC-PD与片上微梳相结合，所展示的技术可以为实验室外应用的芯片级封装中的高度稳定的连续太赫兹波产生提供一条途径。特别是，这样的系统将是有用的高容量无线通信，光谱，成像，遥感和天体物理应用的紧凑型工具。
2019-08-30 physics.app-ph physics.optics
Terahertz Field-Induced Reemergence of Quenched Photoluminescence in Quantum Dots
胶体量子点发光二极管在过去二十年中的持续和协调发展已经将其确立为下一代显示器的基础技术。然而，限制这些器件性能的一个基本问题是由于来自导电电荷传输层的过量电荷导致的光致发光的猝灭。尽管器件设计已经利用了各种变通方法，但这样做通常以限制有效电荷注入为代价。在这里，我们证明了高场太赫兹（THz）脉冲可以显着地照亮淬火量子点的金属表面，这种效果持续几分钟后太赫兹辐射。这种现象归因于太赫兹场去除多余电荷的能力，从而减少了三电子和非辐射俄歇复合。我们的研究结果表明，太赫兹技术可以用来抑制和控制这种不希望的非辐射衰减，可能在未来的设备应用的各种发光材料。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A 2D van der Waals Material for Terahertz Emission with Giant Optical Rectification
Columbia University（哥伦比亚大学）
针对二维范德华材料低能激发光谱探测受尺寸与波长不匹配限制的问题，研究发现范德华铁电半导体NbOI₂可作为高效太赫兹发射器，其光学整流效率较ZnTe高一个数量级以上，可集成用于片上近场太赫兹光谱检测，为二维材料研究提供通用工具。
2024-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Over 30,000-fold field enhancement of terahertz nanoresonators enabled by rapid inverse design
针对太赫兹纳米谐振器模拟计算量大且难以检测的问题，提出基于物理信息机器学习的快速逆向设计方法，利用双深度Q学习与解析模型，在39小时内实现0.2太赫兹下32,000倍电场增强，比先前结果强300%。
2023-10-19 physics.app-ph physics.comp-ph physics.optics
Scattering Mechanisms and Modeling for Terahertz Wireless Communications
本文提供了从微波到太赫兹波段的频率范围内的无线电波散射的分析（例如，1 GHz - 1 THz），通过研究不同表面粗糙度的各种类型材料再辐射的散射功率。首先，散射和反射的基本原理被开发和解释用于无线移动无线电中，散射对粗糙表面的反射系数的影响进行了研究。接收功率的推导使用两种流行的散射模型-定向散射（DS）模型和雷达截面（RCS）模型，通过模拟在广泛的频率范围内，材料，和方向的两个模型，和测量确认DS模型在140 GHz的准确性。这篇论文表明，散射可以成为一个突出的传播机制，频率扩展到毫米波（毫米波）和更高，但在其他时候可以被视为简单的反射。散射效应的知识对于适当和现实的信道模型至关重要，这进一步支持大规模多输入多输出（MIMO）技术的开发、定位、射线跟踪工具设计以及未来5G和6 G无线系统的成像。
2019-03-09 cs.IT eess.SP math.IT
