Photon-driven broadband emission and RF injection locking of THz quantum cascade laser frequency combs
我们提出了均匀的量子级联激光器（QCL）发射约3太赫兹，显示带宽高达950 GHz的一个稳定的节拍。器件在谐波梳状状态下自发工作，并且当处于密集模式状态时，它们可以注入锁定在腔往返频率处，具有低至-55 dBm的非常小的RF功率。当在负微分电阻的电不稳定区域中操作时，该器件显示超过1.83 THz（$Δf/f=50\%$）的超宽带操作，具有高相位噪声，表现出自持的周期性电压振荡。低CW阈值（115 A $\cdot$ cm $^{-2}$）和宽带梳状操作（$Δf/f=25\%$）使这些源极适合片上频率梳应用。
2019-12-02 physics.app-ph physics.optics
From ultra-noisy to ultra-stable: optimization of the optoelectronic laser lock
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Yale University（耶鲁大学）
通过光电激光锁定方法，实现超稳定激光系统，显著降低噪声并提升相位噪声性能，适用于低噪声微波生成、传感和卫星测距。
2025-05-20 physics.optics
Controlling and Phase-Locking a THz Quantum Cascade Laser Frequency Comb by Small Optical Frequency Tuning
THz发射量子级联激光器（QCL）梳的全相位控制最近已被证明，即使是最苛刻的应用开辟了新的前景。在这个框架内，简化这些设备的控制设置将有助于加速它们在许多领域的传播。我们报告了一种新的方法来控制太赫兹QCL梳的发射频率的小光学频率调谐（SOFT），使用一个非常简单的实验装置，利用普通白光发光二极管的非相干发射。在这些条件下可获得的轻微微扰机制允许调整半导体的复折射率，而不会使宽带激光增益不稳定。的SOFT致动器的特点，并比较另一个致动器，QCL驱动电流。这种额外的自由度的频率和相位稳定的太赫兹QCL梳的适用性和前景进行了讨论。
2020-06-29 physics.app-ph physics.optics
Enhancing the photomixing efficiency of optoelectronic devices in the terahertz regime
提出了一种将光混合器和光探测器中大部分载流子的渡越时间缩短到$< 1$ ps的方法。增强的光场与表面等离子体激元相结合，加上速度过冲现象导致载流子渡越时间的净减少。作为一个例子，给出了模型计算，其证明了基于低温生长GaAs的光混合器的THz功率产生效率的$> 280\times$（或分别在1和5 THz下的$\sim$ 2800和31.8 $μ$ W）改进。由于对载流子复合时间的依赖性最小，预计所提出的方法为提高覆盖UV至远红外通信波长（300至1600 nm）的光混合器和检测器的速度和效率铺平了道路。
2006-04-27 physics.optics
Multiscale phase dynamics and $2π$ phase kinks in injection-locked optoelectronic oscillators with large delay
Academy of Technology（技术学院）；University of Ottawa（渥太华大学）
研究揭示了大延迟注入锁定光电振荡器中2π相位kinks的形成机制，通过多尺度理论框架解释了相位滑移现象的起源与稳定性，展示了相位轮廓如何在弱注入和小频移下形成局部化的2π相位kinks。
2026-04-20 physics.optics
Quantum cascade laser-pumped terahertz molecular lasers: frequency noise and phase-locking using a 1560nm frequency comb
最近演示的太赫兹（THz）分子气体激光器泵浦的中红外量子级联激光器（QCL）开辟了新的前景，这个家庭的来源，传统上依赖于CO2激光泵浦。QCL泵浦的太赫兹分子激光器的光谱纯度是一个尚未解决的问题。事实上，评估它们的频率/相位噪声对于可能将这些源用作本地振荡器的许多应用至关重要。本文通过测量10.3μ m波长QCL泵浦的1.1THz连续波1 mW太赫兹激光器的频率噪声功率谱密度（PSD）来解决这一问题。这是通过用1560 nm频率梳的重复频率的第1080次谐波拍频ML频率来实现的。我们发现，在100 kHz处，来自载波的频率噪声PSD <10 Hz ~ 2/Hz（-95dBc/Hz）。为了证明泵浦激光的稳定性对太赫兹辐射光谱纯度的影响，我们还测量了CO2激光泵浦的2.5THz ML的频率噪声PSD，在距离载波40 kHz处达到0.1Hz 2/Hz（-105dBc/Hz），受到频率梳谐波的频率噪声的限制。最后，我们表明，它是可能的主动相位锁定QCL泵浦的分子激光器的频率梳状重复率谐波通过控制QCL电流，演示了亚Hz线宽。
2019-11-15 physics.optics
Simulation of optoelectronic oscillator injection locking, pulling and spiking phenomena
本文基于时延积分微分方程理论，在Simulink中构建OEO注入锁定仿真模型，揭示多模振荡、边模及尖峰脉冲串等经典注入理论未涵盖的现象，并指出Leeson近似在尖峰现象中的失效。
2023-09-24 physics.ins-det physics.optics
Monolithic optoelectronic circuit design for on-chip terahertz applications
本文提出单片共面带状线太赫兹光电电路，通过电容耦合和非晶硅开关实现0.05–1.4 THz纯奇模片上产生、传输与探测。
2025-07-28 physics.ins-det 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
Microcomb-referenced photonic stabilization of resonant tunneling diode terahertz oscillators
Tokushima University（德岛大学）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
利用微梳驱动光混合信号实现共振隧道二极管太赫兹振荡器的稳定化，显著缩小线宽并提升相噪性能，为芯片级太赫兹源提供新方案。
2025-12-28 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
Dissipative quadratic soliton mode-locking of nonlinear frequency conversion
本研究提出连续波泵浦双共振二次谐波腔中耗散二次孤子锁模新范式，通过级联二次非线性获得可调有效克尔非线性，在正常色散铌酸锂腔中实现飞秒双色孤子，为高效宽带非线性频率转换等提供通用平台。
2025-05-18 physics.optics
Ultrashort pulse generation from a graphene-coupled passively mode-locked terahertz laser
研究通过在双金属半导体2.30-3.55 THz线激光器腔体上图案化多层石墨烯可饱和吸收体，首次实现了一种自启动、小型化的4.0 ps超短脉冲被动锁模太赫兹激光器。
2022-09-21 physics.optics
Silicon-plasmonic integrated circuits for terahertz signal generation and coherent detection
光电信号处理为产生和检测THz范围内的超宽带波形（所谓的T波）提供了巨大的潜力。然而，底层高速光电二极管和光电导体的制造仍然依赖于使用专用III-V族半导体衬底的复杂工艺。这严重限制了当前T波发射器和接收器的应用潜力，特别是当涉及到将光子信号处理与光电转换结合到THz频率的高度集成系统时。在本文中，我们表明，这些限制可以克服等离子体激元内部光电发射探测器（PIPED）。PIPED可以在硅光子平台上实现，因此可以利用相关器件组合的巨大机会。在我们的实验中，我们演示了T波信号的产生和相干检测的频率高达1太赫兹。为了证明我们的概念的可行性，我们单片集成一个PIPED发射器和PIPED接收器上的一个共同的硅光子芯片，并使用它们来测量集成的T波设备的复杂的传输阻抗。
2018-02-23 physics.optics
Enhanced THz third-harmonic generation in graphene via hot-carriers in a topological cavity
本研究提出将石墨烯带集成于拓扑光子晶体界面的平台，通过耦合模拟纳入光致热载流子效应，揭示载流子加热对太赫兹三次谐波产生的影响，实现中等输入强度下的高转换效率，适用于太赫兹超快光电器件。
2025-07-15 physics.optics
Terahertz control of relativistic electron beams for femtosecond bunching and laser-synchronized temporal locking
本文提出利用激光产生的多周期太赫兹脉冲驱动电子能量调制并结合磁压缩，实现高能电子束的飞秒级压缩与激光同步时间锁定，为自由电子激光和超快电子衍射等提供新途径。
2025-08-28 physics.acc-ph physics.app-ph physics.optics
Robust kHz-linewidth distributed Bragg reflector laser with optoelectronic feedback
我们展示了一个光学和电子反馈的组合，显着缩小了分布式布拉格反射器激光器（DBR）的线宽。我们使用来自长外部光纤路径的光反馈来降低激光器的高频噪声。放置在光反馈路径内部的电光调制器允许我们将电子反馈应用于具有非常大带宽的激光频率，从而实现对抑制激光噪声的低频分量的参考腔的鲁棒和稳定锁定。光学和电子反馈的组合使我们能够显著降低激光器在所有频率上的频率噪声功率谱密度，并将其线宽从1.1 MHz的自由运行值缩小到1.9 kHz的稳定值，这受到检测系统分辨率的限制。这种方法能够在宽波长范围内基于DBR构建具有亚kHz线宽的鲁棒激光器。
2019-10-07 physics.optics
Extremely Nonperturbative Nonlinearities in GaAs Driven by Atomically Strong Terahertz Fields in Gold Metamaterials
金超材料的太赫兹近场共振频率为$0.88\,\rm THz$，使我们能够进入非微扰超快THz电子学的极限：达到keV范围内有质动力能量的场被用来驱动非破坏性的准静态带间隧穿和未掺杂体GaAs中的碰撞电离，注入密度超过$10^{19}\,\rm cm^{-3}$的电子空穴等离子体。该过程在能量高达带隙以上的$0.5\,\rm eV$处引起明亮的发光，并且引起伴随着所传输的几个周期THz瞬变的自幅度调制的超材料共振的完全关闭。我们的研究结果铺平了道路，高度非线性太赫兹光学和亚皮秒开关时间的光电纳米电路。
2016-04-14 physics.optics
Pump-locked microcavity Brillouin laser
针对传统微腔激光器泵浦频率锁定系统复杂、成本高的问题，提出利用微腔瑞利散射的全光泵浦锁定方法，实现了超窄线宽、高长期稳定性且无需温控隔振的微腔布里渊激光器，为多领域提供低成本实验平台。
2024-04-15 physics.optics
Modeling of mode-locking in a laser with spatially separate gain media
本文提出了一种新的激光锁模方案，并通过理论模型讨论了其独特的性质和可行性。大量单频连续波激光器在空间分离的增益介质中通过放大而振荡。它们通过来自一个共同的可饱和吸收体的非线性反馈相互锁相。结果，产生超短脉冲。新方案提供了三个显著的好处：在每种介质中放大的光是连续波，从而避免了与群速度色散和非线性效应相关的问题，这些问题可能会干扰脉冲形状。激光器振荡的频率组以及脉冲重复率由谐振器内部光学元件的几何形状控制，而不是由腔长控制。最后，可以通过打开和关闭增益模块来控制激光器的带宽。该方案提供了一种具有高平均输出功率的锁模激光器的途径，重复率可以缩放到THz范围内，并且带宽可以动态控制。该方法特别适合于使用半导体二极管激光器阵列的实施。
2010-10-01 physics.optics
A chip-based optoelectronic-oscillator frequency comb
提出一种无需有源锁定的全被动OEO微梳架构，自发协调相干微梳与低噪声微波，实现10.7 GHz重复率微梳与X波段微波，在1/10/100 kHz频偏处相位噪声达-97/-126/-130 dBc/Hz，为微波光子学等提供低成本集成技术。
2025-02-28 physics.app-ph physics.optics
Self-Referenced Terahertz Semiconductor Dual-Comb Sources
本文提出一种无需外部锁定组件的自参考方法，通过滤出一条双梳谱线与整体信号拍频以消除噪声，在纯THz QCL平台上实现了双梳信号的完全稳定，显著提升了长期稳定性，为高精度测量提供最简方案。
2022-06-21 physics.optics
Chip-scale terahertz frequency combs through integrated intersubband polariton bleaching
量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。它们的大光谱带宽、高输出功率和量子限制线宽使得通过腔内四波混频实现主动锁模和被动产生光学频率梳（FCs）的THz脉冲的实现变得容易，但操作条件受到限制。在这里，我们设想了一个集成的架构，用于产生高功率（10 mW）太赫兹FC包括超快太赫兹极化激元反射器，利用子带间腔极化激元，和宽带（2.3-3.8太赫兹）异质太赫兹QCL。量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。通过调整群延迟色散在一个完整的几何形状，通过利用光诱导漂白的子带间的太赫兹极化激元，我们展示了光谱整形的QCL发射和稳定的FC操作的操作动态范围高达38%，其特征在于一个单一的和狭窄的（下至700 Hz）的模间拍音。我们的概念为基于超快极化激元动力学的新一代紧凑型，高性价比，电驱动芯片级FC源提供了设计指南，为产生锁模THz微激光器铺平了道路，这将对超快科学，数据存储，高速通信和光谱学的广泛应用产生重大影响。
2021-05-17 physics.optics
Tamm Cavity in the Terahertz Spectral Range
基于光学腔或电子电路的电磁谐振器是增强和控制光与物质相互作用的关键元件。在THz范围内，目前的光学腔表现出非常高的品质因数，$(λ/2)^3$模体积受到衍射的限制，而谐振电子电路表现出低品质因数，但提供强的亚波长有效体积（$10^{-6} λ^3$）.为了克服每种谐振器的局限性，人们正在努力提高现有方法的性能或出现新的方法。在这里，我们报道了一种基于新近应用于太赫兹范围的Tamm模式的光学谐振器，其包括分布布拉格反射器上的金属层，并且在$\sim$ 1太赫兹下展示了230的高品质因数。我们进一步的实验和理论表明，微调的Tamm模式的频率（超过250 GHz的范围）和偏振灵敏度的亚波长结构的金属层。电磁模拟还表明，太赫兹Tamm模式被限制在分布式布拉格反射器内的$λ$ /2长度上，并且可以理想地耦合到体材料和2D材料。因此，这些THz Tamm腔作为激光器的基本构建块是有吸引力的，用于开发先进的THz光电子器件，如灵敏检测器，高对比度调制器，窄带滤波器和偏振器，以及用于纳米结构中的THz腔量子电动力学。
2021-03-08 physics.optics
Direct visualization of phase-locking of large Josephson junction arrays by surface electromagnetic waves
振荡器的锁相导致发射功率的超辐射放大。这对于太赫兹源的发展特别重要，太赫兹源具有低发射效率。在这项工作中，我们研究了大型约瑟夫森结阵列包含数千Nb基结。使用低温扫描激光显微镜，我们观察到，在一定的偏压条件下，二维驻波图案的形成，体现了全球同步的阵列。驻波的分析表明，它们是由表面等离子体类型的电磁波在电极/衬底界面处传播形成的。因此，我们证明，表面波提供了一个有效的机制，为远程耦合和大结阵列的相位锁定。
2020-04-14 cond-mat.supr-con nlin.AO physics.optics
A two-dimensional terahertz smart wristband for integrated sensing and communication
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies（光电功能材料与技术国家重点实验室）；Guangdong Province Key Laboratory of Display Material and Technology, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University（中山大学电子与信息工程学院，显示材料与技术广东省重点实验室）
该研究提出了一种基于石墨烯PPAC阵列的二维THz智能腕带，实现集成传感与通信功能，用于6G物联网和可穿戴设备的高效人机交互。
2025-12-30 physics.optics
Continuous-wave coherent imaging with terahertz quantum cascade lasers using electro-optic harmonic sampling
我们展示了一个相干成像系统的基础上太赫兹（THz）频率的量子级联激光器（QCL）相位锁定到近红外飞秒激光梳。相位锁定，使相干电光采样的连续波辐射的QCL通过产生外差拍频信号。我们使用这个拍音信号演示光栅扫描相干成像使用QCL发射在2.5太赫兹。在该频率下，我们的系统的检测本底噪声为3 pW/Hz，并且长期相稳定性<3度/h，受到设备的机械稳定性的限制。
2013-04-11 physics.optics
On the breathing modes at the interfaces of two medium leading to radiation and guiding of spin waves
本文研究了太赫兹频段回转电波导中自旋波的传播与辐射，发现磁偏置半导体InSb的回转性可打破自旋-动量锁定实现单向传播，并揭示了呼吸、双曲及截止等模式，为开发先进非互易器件提供了物理基础。
2025-03-02 physics.optics
Dynamically reconfigurable THz quantum walk comb laser through subharmonic excitation
Institute for Quantum Electronics, Department of Physics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子研究所）
该研究在太赫兹量子级联激光器构成的量子行走梳状激光器平台中，通过次谐波锁定方案，以微波注入实现梳间距调谐，利用双音混频动态控制梳带宽与光谱形状，为高FSR腔的宽带可重构半导体梳状生成提供了新途径。
2026-08-10 physics.optics
Broadly, independent-tunable, dual-wavelength mid-infrared ultrafast optical parametric oscillator
本文报道了一种由高功率飞秒Yb：光纤激光器同步泵浦的双晶体中红外双波长光参量振荡器。该谐振腔由两个周期极化的Li_2O_3晶体组成，由于级联的二次非线性效应，可以在2.9 - 4.2 μm波长范围内产生两个同步的闲频波长，可独立调谐范围超过30 THz。这两个惰轮的独立可调谐性使得光学参量振荡器成为基于不同频率产生的朝向THz波长区域的超快脉冲产生的有前途的源。此外，在晶体中观察到的倍频闲频表明，实现泵浦光，信号光，闲频光和高阶产生的参量光之间的宽带光自锁相的可能性。
2015-08-12 physics.optics
A low-phase-noise 18 GHz Kerr frequency microcomb phase-locked over 65 THz
激光频率梳是一种相干光源，可同时为精密计量提供原始频率间隔，并为超快和阿秒科学提供基础。最近，高Q值微谐振器中的非线性参数转换已被建议作为光学频率梳的替代平台，尽管几乎所有的频率都在100 GHz或更高。在这里，我们报告了一个低相位噪声的片上克尔频率梳与模式间距兼容的高速硅光电子学。氮化硅螺旋谐振器的波导横截面被设计成具有小的且平坦的群速度色散，使得克尔频率梳包含创纪录的3，600个锁相梳线。我们研究了单边带相位噪声以及长期频率稳定性，并报告了迄今为止18 GHz克尔梳状振荡器在1 MHz偏移下实现的最低相位噪声基底为-130 dBc/Hz，以及反馈稳定，以在1 s内实现7 x10 -11的频率Allan偏差。报告的系统是一个有前途的紧凑的平台，实现自参考克尔频率梳，也为高容量的相干通信架构。
2015-02-18 physics.optics
Homogeneous quantum cascade lasers operating as Terahertz frequency combs over their entire operational regime
我们报道了一个均匀的量子级联激光器（QCL）在太赫兹（THz）频率发射，与约0.6 THz的总光谱发射集中在3.3 THz，电流密度动态范围为Jdr=1.53，和连续波输出功率为7 mW。模间拍音的分析揭示，设计的激光器作为光学频率梳（FC）合成器在整个激光器的操作制度，多达36个光学有源激光模式提供约200 uW的光功率每梳齿，功率水平尚未达到任何太赫兹QCL FC。在240 A/cm 2的电流密度范围内，甚至在负微分电阻区，观察到稳定和窄的单拍音，达到500 Hz的最小线宽。我们进一步证明，QCL频率梳可以注入锁定与适度的RF功率在模间拍音频率，覆盖锁定范围为1.2 MHz。在QCL中，在整个电流密度动态范围内，并且没有任何外部色散补偿机制的稳定FC操作的演示，使得我们提出的同质THz QCL成为需要跳模电可调谐性和严格控制频率和相位抖动的MEMS应用的理想工具。
2021-04-02 physics.optics
Multi-mode Dynamics of Terahertz Quantum Cascade Lasers: spontaneous and actively induced generation of dense and harmonic coherent regimes
我们提出了一个扩展的研究有关量子级联激光器（QCLs）在法布里-珀罗（FP）配置在太赫兹（THz）光谱区发射的密集和谐波相干制度的动力学。首先，我们研究了该器件在自由运行时的工作情况，再现了该光谱范围内自产生的光学频率梳（OFC）和谐波频率梳（HFC）的主要特征，评论了与中红外区域的差异点，并找到了与最新实验证据的极好的一致性。然后，我们分析了射频（RF）注入下的太赫兹QCL动力学，重点是对系统的锁定度的电流调制的效果，我们进行了系统的调查，旨在提供一个程序的产生训练的脉冲具有短的持续时间和高对比度。此外，我们将我们的研究扩展到产生重复频率为激光腔自由光谱范围（FSR）的倍数的脉冲序列，再现激光器的谐波锁模（HML），这是最近在太赫兹QCL实验中证明的一种方法，其结果对于从光通信到成像的大量应用是特别有前途的。
2022-08-26 physics.app-ph physics.optics
Wireless data transmission in a 560-GHz band using low-phase-noise terahertz wave generated by photomixing of a pair of distributed feedback lasers injection-locking to Kerr micro-resonator soliton comb
本文提出用注入锁定至 Kerr 孤子光梳的 DFB 激光器光混频产生低相位噪声 560 GHz 载波，实验验证 OOK、BPSK、QPSK 与 16QAM 高速无线传输。
2023-08-21 physics.app-ph physics.optics
Terahertz Probe of Photoexcited Carrier Dynamics in Dirac Semimetal Cd3As2
三维Dirac半金属光激发准粒子的弛豫动力学研究对于其在高性能电子和光电子器件中的应用具有重要意义。本文利用瞬态太赫兹谱研究了三维Dirac半金属Cd_3As_2光激发载流子的弛豫动力学。可见泵浦太赫兹探测光谱测量显示出明确的双指数衰减与两个特征时间常数。根据泵浦功率和温度的关系，这两个特征时间常数分别归因于电子-声子耦合（1-4 ps）和热耦合声子向电子-非耦合声子的非谐衰减（2-9 ps）。与石墨烯类似，在较高的激发强度下，观察到反常的电子-光学声子耦合减少和热光学声子弛豫的瓶颈减缓。另一方面，由于声子频率的展宽和软化，在晶格温度升高时，电子-光学声子耦合可以增强。此外，瞬态太赫兹光谱响应强烈修改的声子辅助带内吸收的热载流子从纯电子Drude模型，这是证明了在瞬态太赫兹吸收光谱的特征太赫兹吸收下降。这种吸收下降是钉扎的离散光学声子能量，有助于带内跃迁，使光激发的热载流子。
2018-07-09 physics.optics
Nonlinear co-generation of graphene plasmons for optoelectronic logic operations
石墨烯中的表面等离子体激元由于其紧密的限制、快速的响应和可调谐性，为先进的光子技术提供了一种引人注目的策略。平面波导中石墨烯等离子体激元的全光产生技术的最新进展为纳米尺度集成光电子器件的高速信号处理提供了一种很有前途的方法。在这里，我们使用两个时间同步脉冲的反向传播频率梳来演示确定性的多个等离子体激元的全光产生和电控制，通过差频产生（DFG）激发。混合石墨烯纤维装置的电调谐提供了对DFG相位匹配的精确控制，导致石墨烯等离子体激元在宽带（0 - 50 THz）上的不同频率下的可调谐响应，并为高速逻辑操作提供了强大的工具。我们的研究结果为基于分层材料的混合光子器件的等离子体提供了见解，并为高速集成光电计算电路铺平了道路。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Solid-state Mamyshev oscillator
我们提出了第一个设计和分析的固态Mamyshev振荡器。我们利用相位失配的级联二次非线性过程在周期极化锂石榴石波导中产生大量的光谱展宽的Mamyshev锁模。广泛的光谱展宽桥接了同一腔的两个臂中的两个窄带增益介质，导致单独使用任一增益介质都无法实现宽带锁模。两个脉冲耦合出腔，并且每个输出脉冲在100 MHz的重复率下携带25.3 nJ的脉冲能量。2.1 THz的10 dB带宽支持322 fs的变换限制脉冲持续时间，比单独使用任一增益介质所能实现的脉冲持续时间短5倍以上。最后，数值分析了群速度失配、群速度色散和非线性饱和对Mamyshev锁模性能的影响。
2019-08-29 physics.optics
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
Laser locking to the 199Hg clock transition with 5.4x10^(-15)/sqrt(tau) fractional frequency instability
当Hg原子被束缚在Lamb-Dicke区的光晶格陷阱中时，我们得到了一条位于265.6nm的谱线，其半峰全宽<15 Hz。在这里，我们锁定了一个超稳定的激光器，以这种超箭头的时钟过渡，并实现了5.4 × 10 ^（-15）/sqrt（τ）的分数频率稳定度τ <= 400秒。用于原子探测的高度稳定的激光来自锁定到超稳定光学腔的1062.6 nm光纤激光器，该超稳定光学腔在五个月的时间内表现出-6.0x10 ^（-17）s^（-1）（或在282 THz下为-16.9 mHz.s^（-1））的平均漂移率。锁定到独立光学腔的两个这样的激光器之间的比较示出了每个腔4 × 10 ^（-16）的闪烁噪声限制的分数频率不稳定性。
2012-07-02 physics.atom-ph physics.optics
High-frequency response of GaN in moderate electric and magnetic fields: Interplay between cyclotron and optical phonon transient time resonances
我们研究了电场和磁场作用下GAN样品中非平衡电子气的高频特性。在太赫兹频率范围内计算了动力学迁移率的复张量谱。对于补偿的GAN和低温，在少数$kV/cm$的电场和少数$T$的磁场的间隔中，已经确定了回旋和光学声子渡越时间共振的存在。我们已经表明，两个共振的相互作用产生了特定的光谱太赫兹传输和吸收（或增益）。我们建议，这些影响的实验研究将有助于阐述太赫兹光电子学的场控器件。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical Control of Broadband Terahertz Wave Transmission with Two-Terminal Graphene Oxide Devices
碳纳米材料如碳纳米管和石墨烯已被证明是有源光电子器件的有效构建块。特别是，结晶石墨烯的奇异性质，例如线性/无间隙能量色散，为在红外（IR）和太赫兹（THz）制度下开发具有大调制深度的有源光子调制器提供了通用途径。在这里，我们展示了氧化石墨烯（GO），一种具有随机分布的分子缺陷（例如，吸附的水分子和穿孔），当结合到两端电极装置中时，可以提供不同的方式来有效地控制宽带THz传输幅度。在GO的局域杂质态（LIS）中电俘获的载流子（其来源于GO的完全随机缺陷结构）导致即使在室温下宽带THz波（0.3 ~ 2.0 THz）的透射幅度的大调制（~30%）。在宽带THz传输控制中观察到的有趣的滞后行为进一步证实了捕获的载流子在宽带THz波切换中的关键作用。通过将GO简单溶液印刷到双端电极上构造的器件架构使得能够容易地实现有源光子器件。
2015-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phase-resolved measurement and control of ultrafast dynamics in terahertz electronic oscillators
作为下一代无线通信（6G及以后）的关键部件，太赫兹（THz）电子振荡器正在积极开发。超快THz波形的精确和动态相位控制对于高速波束控制和大容量数据传输至关重要。然而，由于电测量仪器的带宽有限，这种超快动态过程的测量超出了电子学的范围。在这里，我们通过应用光子技术超越了这一限制。使用飞秒激光，我们产生无偏移的太赫兹脉冲来锁相基于共振隧穿二极管的电子振荡器。这使得我们能够在时域中以子周期时间分辨率对发射的THz电场波形进行相位分辨测量。观察到超快的动态响应，如反相位锁定行为，这是不同于在激光振荡器中观察到的同相受激发射。我们还表明，动力学遵循的极限环振子的普遍同步理论。这为太赫兹电子振荡器的动态相位控制提供了基本指导，使许多关键性能指标在6G及以后的新时代得以实现。
2022-09-10 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
Graphene Terahertz Devices for Sensing and Communication
本综述聚焦石墨烯太赫兹器件在分子传感（如农药、DNA检测）和通信调制（门控吸收调制等）的最新进展，分析两者互利关系，为相关领域未来研发提供参考。
2024-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Triggerless data acquisition in asynchronous optical-sampling terahertz time-domain spectroscopy based on dual-comb system
利用两个重复频率略有不同的锁相光学频率梳，在不使用任何触发信号或光延迟线的情况下，实现了异步光采样太赫兹时域光谱（ASOPS THz-TDS）.由于重复频率的严格稳定性，可以以无干扰的方式积累48分钟以上的数据而不会降低信号。在730 s后，测量的太赫兹信号的分数频率稳定性被评估为$\sim$ 8.0 $\times$ 10 $^{- 17}$。通过将两个频率梳锁相到频率标准来确保所获得的太赫兹频谱的频率精度。为了阐明我们的系统的性能，我们表征了水蒸气在0.557 THz附近的吸收线。测量的中心频率和线宽与HITRAN数据库预测值的良好一致性验证了我们的ASOPS THz-TDS系统用于精确测量的适用性。
2022-08-01 physics.ins-det physics.optics
On-chip multi-timescale spatiotemporal optical synchronization
本文利用拓扑光子学在氮化硅环形谐振器晶格上首次实现片上多时间尺度锁模，展示快慢双时间尺度同步特征，为晶格尺度同步与非线性-拓扑相互作用研究开辟新路径。
2025-08-19 nlin.PS physics.optics
Nonlinear THz Control of the Lead Halide Perovskite Lattice
本研究利用强太赫兹电场非线性激发铅卤钙钛矿的相干八面体扭转模式，实现了直接晶格控制，揭示了拉曼活性声子主导的超快克尔效应及其对动态电荷载流子屏蔽的潜在影响。
2023-01-09 cond-mat.mtrl-sci 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
Tunable low-phase-noise terahertz synthesis using a fiber-interferometer-referenced optical frequency comb and an EDFA-integrated Vernier cavity
Graduate School of Sciences and Technology for Innovation, Tokushima University（德岛大学科学技术创新研究生院）；Department of Physics, Toho University（东海大学物理系）；Institute of Post-LED Photonics (pLED), Tokushima University（德岛大学后LED光子学研究所）；Institute of Photonics and Human Health Frontier (IPHF), Tokushima University（德岛大学光子学与人类健康前沿研究所）；Sevensix Inc.（Sevensix公司）
该研究提出一种基于光纤干涉仪参考光频梳与集成EDFA的Vernier腔的双光注入锁定太赫兹合成器，实现230-320 GHz可调谐输出，在267 GHz处信噪比超70 dB，相位噪声达-95.7 dBc/Hz。
2026-10-06 physics.optics
Sub-Terahertz Nearfields for Electron-Pulse Compression
本工作提出利用亚THz近场在偶极源附近直接压缩电子脉冲，规避了低频辐射聚焦受限的难题，在电子显微镜约束下实现了高重复频率的强场，为多电子时空操控提供了切实可行的新方法。
2023-08-04 physics.app-ph physics.optics
Resonances between fundamental frequencies for lasers with large delayed feedbacks
最近，在大延迟反馈下，利用半导体激光器观察到了高阶频率锁定现象[B. Tykalewicz等人，Opt. Express 24，4239（2016）; B. Kelleher等人，Chaos 27，114325（2017）]。具体地，弛豫振荡（RO）频率和反馈回路往返频率的谐波与1：5至1：11的比率一致。通过分析延迟光电反馈下激光器动力学自由度的速率方程，我们证明了双频脉冲训练的发生是通过两个连续的分叉。虽然第一个分叉是一个主要的Hopf分叉的RO，二次Hopf分叉导致一个两个频率的制度，其中一个低的频率，成比例的延迟的倒数，是共振的RO频率。我们推导出一个振幅方程，有效的第一个霍普夫分岔点附近，并数值观察频率锁定。我们从数学上解释这种现象，制定一个封闭的系统的常微分方程从我们的振幅方程。我们的发现激发了新的实验，特别注意前两个分叉。实验上观察到：（1）当我们通过二次分岔点时，出现频率锁定现象;（2）当双频振荡的振幅增大时，出现几乎恒定的慢周期。我们的结果分析证实了以前观察到的激光器的频率锁定现象受到延迟光反馈。
2019-06-20 nlin.PS physics.optics
Terahertz Polarization Conversion from Optical Dichroism in a Topological Dirac Semimetal
拓扑狄拉克半金属（TDSM），如Cd $_3$ As $_2$和Na $_3$ Bi，表现出强的光学二向色性，沿不同的晶轴具有相反的介电常数。然而，这种光学二向色性在基于TDSM的光电子器件的研究中经常被忽视，并且这种光学二向色性是否可以导致在各向同性近似下未发现的独特功能性至今仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们表明，在TDSM的光学二色性导致截然不同的太赫兹（THz）的响应和设备的性能相比，各向同性的情况下。使用有限差分时域模拟的Cd $_3$作为$_2$为基础的超颖表面，我们表明，这种光学二向色性可以导致一个意想不到的太赫兹波偏振转换，即使超颖表面结构保持C $_4$四重旋转对称，一个实际上有用的功能下实现的各向同性模型的TDSM。我们的研究结果具体揭示了各向同性和各向异性介质之间的对比光谱响应，并揭示了各向异性TDSM在太赫兹应用中的能力，不仅导致更准确的器件建模，而且还实现了太赫兹波偏振转换的新途径，而不需要传统偏振转换器中常用的复杂器件形态。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optical vector analysis with attometer resolution, 90-dB dynamic range and THz bandwidth
具有获得幅度和相位响应能力的光学矢量分析（OVA）对于新兴光学器件的制造和应用至关重要。然而，传统的OVA往往不得不在分辨率、动态范围和带宽之间做出折衷。基于调制的光学伏安法具有超高的分辨率，但由于调制非线性、微波和光电子器件的使用限制了测量带宽，以及小信号调制或高阶边带限制了对深陷波光学器件的测量，使其存在测量误差。提出了一种基于非对称光探针信号发生器（ASG）和接收器（ASR）同时满足超宽带、超高分辨率和超大动态范围测量要求的方法。ASG和ASR的使用不仅使测量范围扩大一倍，而且消除了调制非线性带来的测量误差。ASG中的最佳信号调制和巨大的边带抑制比实现了超大的动态范围。由于ASG和ASR的波长无关性，通过应用N-音光学频率梳（OFC），测量范围可以增加到2N倍，而无需复杂的操作。在实验中，OVA的记录分辨率为334 Hz（在1550 nm波段为2.67 attometer），动态范围>90 dB，测量范围为1.025 THz。
2019-02-16 physics.ins-det 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
