Terahertz hyperspectral imaging with dual chip-scale combs
高光谱成像是一种允许创建多色图像的技术。在太赫兹波长下，它已成为许多应用的重要工具，从非电离癌症诊断和药物表征到非破坏性人工制品测试。当代太赫兹成像系统通常依赖于基于光纤的近红外飞秒激光器的非线性光学下转换，需要复杂的光学系统。在这里，我们展示了基于太赫兹量子级联激光器的芯片级频率梳的高光谱成像。双梳是自由运行的，并发出相干太赫兹辐射，覆盖220 GHz的带宽在3.4太赫兹，每线约10 μW。双梳光谱的快速采集速率与梳的单片设计、可扩展性和芯片级尺寸的组合对于生物医学和制药工业中的未来成像应用具有高度吸引力。
2018-12-09 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear TeraHertz Coherent Excitation of Vibrational Modes of Liquids
我们报道了太赫兹（THz）光场与分子液体的非线性相互作用对分子内振动模的第一次相干激发。太赫兹-太赫兹-拉曼脉冲序列用宽带、高能量、（亚）皮秒太赫兹脉冲准备相干光，然后在太赫兹克尔效应光谱仪中通过相位敏感、外差检测用光脉冲测量相干光。这里报道的光谱仪具有更宽的太赫兹频率覆盖范围，并且相对于先前报道的太赫兹克尔效应实验增加了灵敏度。在液体二碘甲烷中在3.66 THz（122 cm $^{-1}$）和四氯化碳中在6.50 THz（217 cm $^{-1}$）观察到振动相干性，与这些分子内模式的文献值完全一致。这项工作打开了2D光谱学的大门，在太赫兹领域的非线性，可以研究凝聚相分子系统的动力学，以及在太赫兹频率的相干控制。
2015-12-15 physics.chem-ph physics.optics
Hollow-Core Terahertz Optical Waveguides With Hyperuniform Disordered Reflectors
提出了一种具有超均匀无序反射器的新型空芯太赫兹波导，并进行了制备和表征。反射器包括与电介质桥连接的非周期性定位的电介质圆柱体。所提出的波导制造使用3D立体光刻打印机。所制造的波导的光学特性进行了研究，使用有限元方法进行数值计算，以及使用太赫兹TDS光谱实验。结果证实，所提出的波导表现出相当大的光子带隙（20%），即使当使用相对低的折射率对比度（树脂/空气）。带隙的位置可以很容易地通过改变反射器的几何参数来调整。
2017-02-17 physics.optics
Adiabatic following of terahertz surface plasmon-polaritons coupler via two waveguides structure
最近，两篇引人注目的论文[New J. Phys. 21，113004（2019）; IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron 27，1（2020）]提出了通过应用相干量子控制的宽带完全转移太赫兹（THz）表面等离子体激元（SPP）波导耦合器-受激拉曼绝热通道（STIRAP）。然而，以前的研究需要三个SPP波导耦合器。本文提出了一种新的宽带全转移太赫兹表面等离子体耦合器的设计，它采用了一种新颖的双波导结构，采用了两态绝热跟随。为了实现这一设计，我们首次在表面等离子体光波导的耦合方程中引入了失谐量。我们相信，这一发现将改善太赫兹通信领域。
2021-05-06 physics.app-ph physics.optics
An On-Chip Continuous Wave Terahertz Spectrometer
连续波（CW）太赫兹光谱是一种很有前途的高精度光谱工具，可用于生物、化学和固态等各种样品的检测。然而，经常会感兴趣的是，检查孤立的样品，从扩大光谱特征的整体效应。在这种形式中，具有低浓度吸收剂的样品具有减小的截面，使得与外部驱动场的耦合成为挑战。通过利用太赫兹超材料，可以借用表面增强拉曼光谱的概念来限制和集中太赫兹场，以增加具有小截面的样品的灵敏度。我们的工作结合了高速光电二极管技术和太赫兹超材料，为这一挑战提供了解决方案。我们在这里提出了一个概念验证的芯片上太赫兹光谱仪集成超材料波导。
2022-12-05 physics.ins-det physics.optics
In-plane hyperbolic polariton tuners in terahertz and long-wave infrared regimes
本文提出一种基于图案化α-MoO3带状阵列的平面内双曲极化激元调谐器，可直接响应远场激发并实现品质因子高达300的THz和LWIR共振，用于调控电磁波的强度、波长和偏振，推动小型化器件发展。
2023-03-07 physics.optics
In-plane terahertz surface plasmon-polaritons coupler based on adiabatic following
提出了一种基于面内表面等离子体激元（SPPs）波导的宽带太赫兹（THz）耦合器，并采用量子相干控制--受激拉曼绝热通道（STIRAP）。该耦合器由两个非对称的特定弯曲波纹金属结构作为输入和输出SPPs波导，以及一个直波纹金属结构作为中间SPPs波导组成。从理论和模拟结果，我们证明了SPP可以有效地从输入到输出波导转移。我们的器件对几何参数的扰动具有鲁棒性，同时它表现出宽带性能（从0.3 THz到0.8 THz），传输速率超过70 $\%$。面内THz耦合器可以极大地简化制作工艺，有助于开发紧凑、坚固的集成THz器件，促进THz器件在全光网络和THz通信中的应用。
2020-02-15 physics.optics quant-ph
Broadband terahertz time-domain spectroscopy and fast FMCW imaging: principle and applications
本文报道了一种宽带太赫兹时域光谱仪（THz-TDS），它能在1-20 THz的宽频率范围内分辨出腺苷核苷的20个振动模式。所观察到的腺苷的光谱特征与使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱获得的公布的光谱是很好的协议。这种大大扩展的带宽导致增强的材料表征能力，因为它提供了分子内和分子间振动的光谱信息。此外，我们还报道了一种低成本的调频连续波（FMCW）成像系统，它具有每秒40,000个波形的快速测量速度。在76-81 GHz的频率范围内，通过纸板的横截面成像能力也已通过其出色的穿透能力得到证明。我们预计，这两种互补的成像技术的集成将是非常可取的许多现实世界的应用，因为它提供了在一个单一的仪器光谱歧视和渗透能力。
2020-05-11 physics.app-ph physics.optics
Tunable Terahertz Amplification Based on Photoexcited Active Graphene Hyperbolic Metamaterials
在太赫兹（THz）频率下的电磁辐射的有效放大和激射是主要通过具有有限可调谐性和窄带功能的量子级联激光器配置实现的非平凡任务。存在对在宽频率范围内具有可重构操作的紧凑且高效的THz电磁源的强烈需求。光激发石墨烯可以作为增益介质，在低THz频率下产生相干辐射，但由于其厚度太薄，其响应非常弱。在这项工作中，我们展示了一种替代设计，以实现有效的可调谐和紧凑的太赫兹放大器和激光器的宽带操作的基础上，主动太赫兹双曲超材料（HMM）设计的多个堆叠的光激发石墨烯层由薄电介质片分离。双曲太赫兹响应的建议的双曲有源隐马尔可夫模型的解析和数值研究和特点。当基于石墨烯的HMM结构被周期性地图案化时，由于双曲色散，宽带慢波传播机制被识别。在这种情况下，可重构放大的太赫兹波在一个很宽的频率范围内获得，这可以通过改变石墨烯的准费米能级可调。我们证明了所提出的可调谐太赫兹放大器或激光器的太赫兹响应由入射光泵浦（光掺杂）和HMM波导阵列中的加载电介质材料控制，这是一个有趣的特性，可以具有太赫兹放大，发射和传感应用的巨大潜力。
2018-11-15 physics.optics
Dynamic Terahertz Beamforming Based on Magnetically Switchable Hyperbolic Materials
本研究提出利用InSb半导体磁可切换双曲线色散的太赫兹动态波束成形方案，可通过磁场调控实现300GHz下5个方向45°波束调控，兼具磁圆二色性，可应用于Tera-WiFi及太赫兹隔离器。
2023-10-10 physics.optics
Cross-section and selection rules in surface enhanced hyper Raman scattering
在偶极-四极理论的框架下，得到了对称分子SEHR截面的表达式。它是由贡献形成的，这取决于各种偶极子和四极矩。在某些有限的情况下，对四极增强机制的增强系数的估计可以达到该值。它表明，贡献遵循一些选择规则。给出了增强度后贡献的定性分类。
2011-10-08 physics.chem-ph physics.optics
Hyper Spectral Resolution Stimulated Raman Spectroscopy with Amplified fs Pulse Bursts
本文提出利用放大偏置相位控制飞秒脉冲串实现超高光谱分辨率受激拉曼光谱，通过相位与拉曼频移直接映射免去波长调谐和延迟扫描，将分辨率与驻留时间乘积降低一个数量级以上。
2023-05-25 physics.optics
THz radiation by beating Langmuir waves
从理论上分析了前向喇曼散射激发的两个朗缪尔波拍频产生的强太赫兹辐射。每次发射的辐射能量可以高达0.1 J，持续时间为10皮秒。适当的等离子体密度和激光特性进行了检查。
2013-03-17 physics.optics physics.plasm-ph
Interplay between quantum Zeno and anti-Zeno effects in a non-degenerate hyper-Raman nonlinear optical coupler
研究了由探测波导和系统波导组成的非对称非线性光耦合器中的量子Zeno效应和反Zeno效应。该系统是一个工作在非简并超喇曼过程下的非线性波导，而系统中的两个泵浦模都与探测波导不断相互作用。探测器的存在对系统在斯托克斯和反斯托克斯模式的光子数以及声子数方面的时间演化的影响被量化为Zeno参数。在特定模式下的Zeno参数的负（正）值被认为是该系统模式下量子Zeno（反Zeno）效应的特征。研究发现，通过控制Stokes和Anti-Stokes产生过程中的相位失配，可以在非共振和共振超拉曼过程中诱导量子Zeno和Anti-Zeno效应之间的跃迁.然而，在系统波导中的非谐振超拉曼过程的情况下，频率失谐参数也可以类似地用于引起期望的交叉。此外，物理系统的一般性质和这里使用的微扰技术使我们能够分析研究在大量特殊情况下观察量子芝诺和反芝诺效应的可能性，包括过程自发，部分自发和/或系统在简并超拉曼过程或简单拉曼过程下操作的情况。
2020-05-21 physics.optics quant-ph
Observation of second-order hyper-Raman generation in LiNbO3 whispering-gallery mode disk resonators
在这篇手稿中，我们报告的实验演示的非线性频率转换在几个光学频率的回音壁模式谐振器（WGMR）。由于WGMR内部非线性相互作用的增强，1064 nm泵浦场与LiNbO 3盘的相互作用在室温（低于相位匹配温度> 100 ℃）下产生了弱的但可测量的非相位匹配的532 nm二次谐波场，泵浦功率为几十mW。对于更高的泵浦功率，我们观察到在545 nm，559 nm，573 nm和587 nm处产生四个额外的场。两个连续场之间的相对光谱位移对应于LiNbO 3晶体中455 cm^-1的振动模式。我们的初步分析表明，这些领域是一个多声子的超拉曼散射的结果，其中两个光子的泵浦场转换成一个光子的较高的频率场和一个或几个光学声子。
2011-07-14 physics.optics
The Theory of Surface Enhanced Hyper Raman Scattering
详细阐述了作者提出的表面增强超拉曼散射（SEHRS）的偶极-四极理论。考虑了粗糙金属表面上电磁场行为的特殊性。结果表明，在曲率较大的地方，偶极和四极光分子相互作用增强。得到了对称分子SEHRS截面的表达式，它由几个贡献组成。得到散射贡献的选择规则，并在增强度后对散射贡献进行定性分类。对吡嗪和吩嗪以及其它一些分子的实验光谱进行了分析。结果表明，这些谱线的实验值与理论值完全一致.
2014-11-14 physics.chem-ph physics.optics
Fourier Synthetic Aperture-based Time-resolved Terahertz Imaging
本研究提出一种基于傅里叶合成孔径的时间分辨太赫兹成像方法，通过多角度脉冲照明与时间域光谱技术获取高空间频率，突破瑞利衍射极限，实现半透明复杂样品的亚波长分辨率高光谱成像。
2024-10-04 physics.optics
Terahertz Synthetic FM Triplet for Distortion-Free Stabilization and Lamb-Dip Spectroscopy
Kyoto University（京都大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
该研究利用合成频移三重态技术实现太赫兹频率无失真稳定化，并用于观测拉姆- dip，证实乙腈在高敏捷分子钟中的潜力。
2026-02-08 physics.optics
Passively mode locked Raman laser
本文报道了在光泵晶体回音壁模谐振腔中，在拉曼偏移处产生的一种新型锁模光梳（拉曼梳）的观测结果。通过测量快速光电二极管上的光梳产生的射频拍频来确认锁模。当拉曼梳存在时，既没有观察到传统的克尔梳，也没有观察到超参量振荡。
2010-06-25 physics.optics
Uncovering low-frequency vibrations in surface-enhanced Raman of organic molecules
该研究利用单粒子等离激元纳米腔中的表面增强拉曼光谱探测有机分子低于200 cm⁻¹的低频太赫兹振动，结合环境依赖的密度泛函理论模拟实现振动归属与分类，并展示皮腔中单分子更窄光谱以研究本征振动性质。
2024-07-04 physics.chem-ph physics.optics
Terahertz-driven four-wave mixing at glass surfaces: Probing vibrational resonances and structural regimes
Université Savoie Mont Blanc, Université Grenoble Alpes, Grenoble INP, and CNRS（萨瓦蒙布朗大学、格勒诺布尔阿尔卑斯大学、格勒诺布尔理工学院和法国国家科学研究中心）；University of Bordeaux and CNRS（波尔多大学和法国国家科学研究中心）
研究利用太赫兹驱动的四波混频技术，对PbO - 硅酸盐玻璃进行研究，分辨不同振动模式贡献并追踪其演化，发现FWM信号及强度比在特定成分下的变化，证明该技术能探测到线性探针无法触及的结构指纹。
2026-07-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Generation and Detection through Gain-Enhanced Interband Photomixing in Quantum Well Structures
University of California（加州大学洛杉矶分校）；Los Angeles（加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究院）；California NanoSystems Institute, University of California；Los Angeles
本文提出利用量子井PIN光电二极管中的增益增强能带光混频实现可调太赫兹波生成与检测，提升功率效率和灵敏度，为紧凑型太赫兹光电系统奠定基础。
2026-04-10 physics.app-ph physics.optics
Hyperspectral acquisition with ScanImage at the single pixel level: Application to time domain coherent Raman imaging
提出基于ScanImage的单像素级高光谱采集策略，通过减慢X轴扫描实现快速时间信号采样，应用于时域相干拉曼成像，实现低频范围超快高光谱振动成像。
2024-02-07 physics.med-ph physics.optics
