Terahertz active spatial filtering through optically tunable hyperbolic metamaterials
我们从理论上考虑红外驱动的双曲型超材料能够空间过滤太赫兹辐射。超材料是由交替的半导体和电介质层制成的平板，其在太赫兹频率下的均匀单轴响应显示出不同符号的主折射率。由超材料双曲色散提供的间隙允许板在通过改变红外辐射强度可调谐的带宽内停止空间频率。我们数值上证明了设备的功能，通过诉诸全波模拟耦合到半导体层中的红外辐射光激发的电荷载流子的动力学。
2012-05-30 physics.optics
Terahertz radiation generation by laser-resonant excitation of terahertz surface magnetoplasmons on a graphene-n-InSb semiconductor interface
本研究提出一种在平行外磁场下，利用斜入射p偏振激光与石墨烯-n-InSb界面作用，通过线性模式转换共振激发太赫兹表面磁等离激元的方法，其振幅可通过磁场、费米能等参数调谐，为主动可调等离激元器件开发提供新途径。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Terahertz Metamaterials with Semiconductor Split-Ring Resonators for Magnetostatic Tunability
我们研究了由半导体开口环谐振器周期阵列构成的超表面。通过适当取向的外部静磁场，发现由垂直入射光激发的超颖表面的共振频率在太赫兹范围内是连续可调的。由于这样的超表面可以组装成3D超材料，因此前述结论也适用于包括半导体开口环谐振器的超材料。
2008-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Ultrabroadband Gain-Switched and Superluminescent Terahertz Semiconductor Lasers
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学生物工程与应用科学学院）；Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学）
该研究通过低频微波调制产生超宽频带太赫兹辐射，展示了增益开关和超光速模式的特性，为无谱隙吸收光谱提供新工具。
2026-04-26 physics.optics
Comparative Study of Semiconductors for Terahertz Generation by Nonlinear Optical Process: An Overview
本研究探讨了不同类型的半导体晶体，包括评估几个物理特性和相关参数，包括折射率，多光子吸收系数，电光系数，非线性系数，相位倾斜角和优值，并绘制它们进行比较，以寻找可能成为太赫兹（THz）替代有效源的选项由于对高效能源的需求日益增加，对锌系半导体晶体（ZnTe、ZnSe、GaP、GaAs和CdTe）以及新引入的元素半导体（硒和碲）进行了研究。在本研究中，我们的目的是结合文献回顾，收集有关这里介绍的半导体材料的光学性质以及理论计算的散射数据。一些缺失的数据，这是从以前的研究或文献中无法获得的，将在这里计算和建模的基础上的介电函数和上述半导体的固有特性。研究发现，在较高的泵浦波长下，硒晶体将成为最有前途的太赫兹产生源，因为它的性能与本研究中评估的其他材料相比。这些新推出的具有不同泵浦条件的半导体可以导致对前所未有的效率的乐观看法。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temporal and Spectral Shaping of Broadband THz Pulses in a Photoexcited Semiconductor
通过光激发半导体的传输被用来在时间上和光谱上成形太赫兹脉冲。通过调节光抽运-太赫兹探测延迟，我们在实验上引入了高达92%的脉冲轮廓的极性不对称性。为了形成频谱，我们在强烈啁啾太赫兹脉冲后应用相同的技术。这导致频谱显著重塑，频谱中值上移52%。这里介绍的脉冲整形技术是特别重要的时间和光谱形状敏感的太赫兹非线性实验。
2014-09-22 physics.optics
Giant Tunable Faraday Effect in a Semiconductor Magneto-plasma for Broadband Terahertz Polarization Optics
我们报告了一个巨大的法拉第效应的电子等离子体中的n-InSb探测通过偏振分辨太赫兹（THz）时域光谱。在几特斯拉的磁场下，在很宽的频率范围（0.3-2.5 THz）内，极化旋转角和椭圆度分别达到π/2和1。实验结果和理论模拟表明，该结构可用于制作圆偏振器、半波片和偏振调制器等宽带可调谐太赫兹偏振光学器件。
2012-06-10 cond-mat.other physics.optics
Nonlinear terahertz devices utilizing semiconducting plasmonic metamaterials
响应性超材料的发展使得能够实现能够操纵光的振幅、偏振、波矢量和频率的紧凑可调谐光子器件。将半导体集成到金属谐振器的有源区中是通过半导体载流子密度的光电控制来创建非线性超材料的经验证的方法。无金属亚波长谐振半导体结构提供了一种替代方法来创建动态超材料。我们目前的InAs等离子体磁盘阵列作为一个可行的共振超材料在太赫兹频率。重要的是，InAs等离子体激元盘表现出由电场诱导的谷间散射引起的强非线性响应，导致载流子迁移率降低，从而抑制等离子体激元响应。我们展示了非线性完美的吸收器配置为光学限制器或饱和吸收器，包括灵活的非线性吸收器通过将磁盘转移到聚酰亚胺薄膜。非线性等离子体超材料显示出在超快THz光学和敏感电磁器件的被动保护方面的潜力。
2015-08-13 physics.optics
Terahertz semiconductor laser chaos
本文实验证明无外部扰动的多模THz QCL可产生混沌，并通过Maxwell-Bloch与耦合复Ginzburg-Landau模型揭示其源于缺陷介导湍流。
2024-10-26 physics.optics
Flying doughnut terahertz pulses generated from semiconductor currents
该研究提出利用量子控制以全光方式操纵光场，成功生成具有方位偏振电场和强孤立纵向磁场的飞行甜甜圈太赫兹脉冲，并验证其在水蒸气吸收检测中的应用，为光谱和成像等领域提供独特探针。
2023-10-10 physics.optics
Slow wave and truly rainbow trapping in one-way terahertz waveguide
慢波甚至截止电磁波由于在能量存储、光缓冲和非线性增强等方面的潜在应用而引起研究者的关注。然而，在大多数情况下的电磁波捕获，电磁波并没有真正被捕获，由于反射的存在。本文通过理论分析和数值模拟证明了一种新型的金属-半导体-超导体-金属（MSSM）结构，以及在太赫兹波段的锥形MSSM模型中的一种新型的真彩虹陷阱。更重要的是，我们设计的MSSM结构实现了光缓存、光开关、光滤波器等功能器件。由于这种新型光器件具有单向传输的特性，因此具有高性能，有望在集成光路中得到应用。
2021-02-10 physics.optics
Farey tree locking of terahertz semiconductor laser frequency combs
针对太赫兹QCL频率梳主动锁定方法引入大相位噪声且系统复杂的问题，本文提出微波注入下的法里树锁定方法，利用频率竞争实现锁定并显著降低双梳相位噪声，为紧凑低噪声太赫兹频率梳源铺平道路。
2024-06-19 physics.ins-det physics.optics
Terahertz waveform synthesis from integrated lithium niobate circuits
桥接“太赫兹（THz）间隙”依赖于在THz域中合成任意波形，从而实现需要用于感测的窄带源和用于经典和量子对象的少周期驱动的应用。然而，这些应用所需的定制波形的实现目前受到阻碍，由于有限的灵活性，在大块晶体中的飞秒脉冲的光学整流。在这里，我们通过实验证明，薄膜锂离子电池（TFLN）电路提供了一个通用的解决方案，通过结合复杂的集成架构，低损耗的泵浦脉冲片上分布的优点，这样的波形合成，和一个有效的光整流。我们的分布式脉冲相位匹配方案授权通过设计师片上组件成形所发射的THz场的时间、光谱、相位、幅度和远场特性。这严格地规避了由传统系统中的相位延迟失配引起的先前限制，并且放松了对泵浦光的繁琐的光谱预设计的要求。我们提供了一个工具箱的基本块，产生宽带发射高达680 GHz的自适应相位和相干特性，通过使用近红外泵浦脉冲能量低于100 pJ。
2022-04-25 physics.optics
Detection of deep-subwavelength dielectric layers at terahertz frequencies using semiconductor plasmonic resonators
由掺杂硅制成的等离子体领结天线可以在太赫兹（THz）频率下作为等离子体谐振器工作，并在其间隙附近提供大的场增强。我们从实验和理论上证明了接近天线表面的场限制使得能够检测比自由空间波长薄约3750倍的纳米（100 nm）无机膜。基于模型计算，我们得出结论，探测灵敏度及其随沉积层厚度的变化与天线周围的局部太赫兹场分布的衰减和蝴蝶结天线的间隙中的局部场增强有关。这种大的场增强具有提高基于等离子体激元的生物和化学传感器的检测限的潜力。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonant Fully dielectric metasurfaces for ultrafast Terahertz pulse generation
针对现有太赫兹发射超表面吸收高的问题，提出依托形貌介导谐振与固有二阶非线性响应的全介质半导体超表面，实现40倍效率提升，为可扩展太赫兹发射体设计提供新方案。
2024-01-18 physics.optics
Terahertz Spectroscopy of Semiconductor Microcavity Lasers I: Photon Lasers
半导体微腔可以表现出各种宏观量子现象，包括极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚、极化激元的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）态和光子激光（具有可忽略的库仑激子效应的激光）。这些状态的可能的实验识别的一个重要方面是激发光谱中的间隙（在极化激元BCS状态的情况下的BCS间隙）。类似于极化激子BCS间隙，光致间隙可以存在于光子激光器中。虽然极化激元BCS状态已被观察到的基础上，在激光频率附近的光谱，使用光谱中心或周围的发射频率的光的极化激元BCS间隙的直接观察尚未实现。已经证实，低频（太赫兹）光谱学应该能够识别这种差距。在这两项研究的第一个，旨在确定光子激光器的线性太赫兹光谱的光致间隙的功能的理论开发和数值评估。结果表明，在带内电导率的光谱特征，因此在系统的透射率和吸收率可以与光诱导间隙。对于足够小的Drude阻尼，这包括太赫兹增益的光谱区域。未来的研究将概括目前的形式主义，包括库仑效应。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall 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
Semiconductor-like photocarrier dynamics in Dirac Semimetal Cd3As2 film Probed with transient Terahertz Spectroscopy
三维拓扑Dirac半金属Cd 3As 2由于其新颖的物理性质和在红外和太赫兹波段光电子器件中的应用前景而引起了人们的广泛关注。在过去的几十年里，在广泛的研究中，一个有趣的争论是强调的机制，控制非平衡载流子动力学的光激发。在这项研究中，温度依赖的光生载流子动力学在Cd 3As 2薄膜的时间分辨太赫兹光谱进行了研究。实验结果表明，光激发的结果在太赫兹光电导的突然增加，和随后的弛豫表现出一个单一的指数弛豫不同的温度和泵浦能量密度。弛豫时间从5 K时的4.7ps增加到220 K时的7.5ps，而寿命在220 K以上几乎保持不变，约为7.5ps。采用Rothwarf-Taylor模型拟合弛豫时间随温度的变化，得到了在Dirac节点附近的一个约35 meV的窄能隙.我们的THz光谱结果表明，在Cd 3As 2的光载流子弛豫表现出类似的行为，而不是热载流子散射在石墨烯和大多数金属。
2022-06-16 cond-mat.str-el 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
Slow light,double directional rainbow trapping and releasing at terahertz frequencies
在过去的二十年里，慢光和彩虹捕获引起了人们的广泛关注，在以往的研究工作中，研究人员大多采用复杂的结构或技术，如超材料技术来实现慢光和彩虹捕获。本文提出了一种由半导体层和介质层组成的简单波导，发现在色散曲线上出现了慢光峰。此外，慢光峰中的$v_g = 0$（$v_g$是群速度）的截止频率取决于半导体和电介质的厚度。然后，我们设计了一个锥形的，水平对称的结构。我们还使用COMSOL软件和时域有限差分方法，实现了双向彩虹捕获，更重要的是，在这种结构中释放彩虹。该方法在小型化光集成电路中的光隔离器、光缓冲器、光开关等光功能器件中具有广阔的应用前景。
2019-11-26 physics.optics
Mechanism and modulation of terahertz generation from a semimetal - graphite
与半导体相比，半金属可以提供更强的相互作用和更好的太赫兹波约束，同时保持可调谐性。特别地，石墨烯基材料被设想为太赫兹调制器、滤波器和超宽带源。然而，人们对这些材料产生太赫兹波的认识还不清楚，这限制了人们对太赫兹波的潜力的认识和器件性能的提高。石墨是石墨烯的母体材料，是一种典型的块体半金属，是研究半金属和石墨烯基材料的良好体系。本文通过对石墨表面太赫兹信号的调制和放大，揭示了石墨表面场驱动光子诱导载流子产生瞬态电流辐射太赫兹波的机理。我们还讨论了石墨和半导体之间的差异;特别是石墨从室温到80 ℃没有温度依赖性。以上知识将帮助我们理解太赫兹产生，在半金属或石墨烯基器件中实现最大输出和电调制。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Self-phase modulation of a single-cycle terahertz pulse by nonlinear free-carrier response in a semiconductor
我们演示了自相位调制（SPM）的单周期太赫兹脉冲在半导体中，使用体n-GaAs作为模型系统。SPM起因于太赫兹脉冲的电场中的自由电子的加热，导致等离子体频率的超快降低，并且因此导致材料的太赫兹范围介电函数的强烈修改。THz SPM直接在时域中观察到。在频域中，它对应于一个强的频率依赖性的折射率非线性的n-GaAs，被发现是积极的和消极的广泛的太赫兹脉冲频谱内，与零交叉点定义的电子动量弛豫率。我们还观察到了太赫兹脉冲的非线性光谱展宽和压缩。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Strong broadband intensity noise squeezing from near-infrared to terahertz frequencies in semiconductor lasers with nonlinear dissipation
本文提出利用具有尖锐强度依赖耗散的半导体激光器，在红外到太赫兹波段实现超过10 dB的强宽带强度噪声压缩，并展示自脉冲与双稳态行为，为片上量子光通信、计算和传感提供新平台。
2024-05-07 physics.optics quant-ph
A Terahertz Bandpass Filter Using a Capacitive Transition Circuit and a Spoof Surface Plasmon Polariton Waveguide
University of Victoria（维多利亚大学）
本文提出了一种基于 spoof 表面等离子体极化波导的太赫兹带通滤波器，中心频率为 1 THz，3 dB 带宽为 0.3 THz，采用级联高通和低通元件实现滤波功能。
2026-03-25 physics.app-ph physics.optics
Add drop multiplexers for terahertz communications using two-wire waveguide based plasmonic circuits
太赫兹（THz）频段被认为是无线通信的下一个前沿。新兴的太赫兹复用技术有望大大提高太赫兹通信的信息容量，远远超过单信道的限制。在这项工作中，我们探讨了太赫兹频分复用模式，使新的分插复用器（ADM）的设计。基于使用增材制造和金属化技术制造的模块化双线等离子体激元波导，我们展示了包含光栅加载侧耦合器的四端口THz ADM，其工作在~140 GHz载波频率。特别注意的是等离子体波导布拉格光栅和定向耦合器的设计能够分裂宽带太赫兹光在光谱和空间域，分别。最后，我们演示了太赫兹信号的复用和解复用，比特率高达6 Gbps，使用开发的ADM。我们相信，提出的等离子体电路具有强大的潜力，为即将到来的太赫兹通信中的模拟信号处理提供强大的集成解决方案。
2021-07-02 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast two-dimensional field spectroscopy of terahertz intersubband saturable absorbers
半导体多量子阱（MQW）结构中的子带间跃迁（ISB）是发展太赫兹（THz）可饱和吸收体的一个很有前途的候选材料。在这里，我们利用振幅和相位分辨的二维（2D）太赫兹光谱的子周期时间尺度上直接观察的饱和动力学和相干控制的ISB过渡的金属-绝缘体多量子阱结构。记录了非相干泵浦-探测信号和相干四波混频信号随单周期太赫兹脉冲峰值电场变化的清晰特征。所有非线性信号在11 kV/cm的THz电场振幅下达到显著的最大值，并且在更高的电场下降低。我们证明，这种行为是太赫兹驱动的载波拉比跳频的指纹。麦克斯韦-布洛赫方程的数值解再现我们的实验结果定量和跟踪布洛赫矢量的轨迹。这种微观模型使我们能够设计定制的MQW结构，优化的动态性能的饱和吸收体，可用于未来的紧凑型基于晶闸管的单周期太赫兹源。
2019-05-01 physics.optics
Terahertz field effect in a two-dimensional semiconductor MoS2
本文利用混合三维-二维太赫兹纳米天线在原子级薄 MoS2 中实现亚皮秒超快场效应，将太赫兹电场转换为垂直栅控场并增强至 MV/cm 量级，通过相干太赫兹诱导斯塔克位移进行光学观测，突破了传统电栅控的微波响应限制。
2025-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multiple truly topological unidirectional surface magnetoplasmons at terahertz frequencies
本文提出在半导体-电介质-半导体波导中实现多重真正拓扑单向表面磁等离子体激元模式，支持两种USMP模式及多模干涉，并实现可调分束器和相位调制。
2025-05-22 physics.optics
Electronic control of extraordinary terahertz transmission through subwavelength metal hole arrays
我们描述了通过制作在杂质半导体衬底上的亚波长金属孔阵列实现非常太赫兹透射的电子控制。混合金属-半导体形成肖特基二极管结构，其中有源耗尽区通过施加外部电压偏置来实时修改衬底电导率。这使得能够有效地控制共振增强的太赫兹传输。我们的原理验证设备通过在0和16伏之间改变电压偏置来实现52%的强度调制深度。进一步的优化可能会导致器件性能和实际应用的改善。这种方法也可以转换到其他光学频率范围。
2008-05-12 physics.optics physics.plasm-ph
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
Active Stabilization of Terahertz Semiconductor Dual-Comb Laser Sources Employing a Phase Locking Technique
具有等间距和低相位噪声频率线的双梳状光源对于高分辨率光谱学和计量学具有重要意义。在太赫兹频段，电泵浦半导体量子级联激光器（QCL）是频率梳和双梳操作的合适候选者。对于单个激光频率梳，可以使用微波注入锁定来锁定重复率，并且可以将载波频率锁定到高度稳定的源。然而，对于两个激光梳的锁定，应该同时锁定四个频率（两个重复率和两个载波偏移频率）;如果仅指双梳信号，则两个相对频率，即，应当锁定一个激光器相对于另一个激光器的偏移频率和重复频率。虽然已经成功地用于单激光梳的锁定技术原则上可以应用于双梳激光源，但是完全锁定使这种系统的实现相当复杂。在这里，我们提出了一种方法来稳定的太赫兹QCL双梳状源的相位锁定的双梳状线之一的射频（RF）合成器。该技术通过利用避免使用外部检测器的激光自检测来迫使其中一个激光器跟随另一个激光器的音调（保持两个激光梳之间的载波偏移频率差和重复频率差的总和为常数）。通过这种锁定技术的演示，我们证明了双梳可以产生超过2 μ s的时间尺度的周期性脉冲，表明太赫兹QCL梳没有控制的重复率可以产生脉冲型波形。
2021-02-13 physics.app-ph physics.optics
Unveiling the detection dynamics of semiconductor nanowire photodetectors by terahertz near-field nanoscopy
半导体纳米线场效应晶体管由于其传输特性的强非线性以及其低噪声等效功率（< 1 nW/Hz $^{1/2}$）和高响应度（> 100 V/W）的显著组合而代表了用于开发室温（RT）太赫兹（THz）频率光探测器的有前途的平台。纳米工程的NW光电探测器相结合的高灵敏度与高速度（亚纳秒）在太赫兹制度在RT是非常可取的许多前沿应用在量子光学和纳米光子学，但这需要一个清晰的理解的起源的光响应。然而，由于允许同时激活不同过程的固有设备不对称性，传统的电学和光学测量不能明确地确定主导检测机制。在这里，我们创新地捕捉快照的光响应的个人InAs纳米线通过高空间分辨率（35 nm）太赫兹光电流纳米显微镜。通过将太赫兹量子级联激光器耦合到散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）并监测电学和光学读数，我们同时测量传输和散射特性。空间分辨的电响应提供了明确的签名的光热电或测辐射热电流的相互作用进行了讨论，作为光子密度和材料掺杂的函数，因此提供了一种途径，工程师的光响应设计。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Large-area photonic circuits for terahertz detection and beam profiling
本文提出薄膜铌酸锂大面积集成光子探测架构，利用18天线双阵列与准相位匹配增强电光调制，实现宽带太赫兹探测及光束轮廓重建。
2024-10-27 physics.ins-det physics.optics
Probing the momentum relaxation time of charge carriers in ultrathin semiconductor layers
本文报道了一种测量半导体层中载流子动量弛豫时间的太赫兹时域技术。相敏调制技术直接提供弛豫时间。时间分辨的太赫兹实验进行n掺杂GaAs和显示精确的协议与电气特性得到的数据。该技术非常适合于研究诸如载流子的有效质量或载流子密度之类的参数先验未知的新型材料。
2009-08-06 physics.optics
One- and two-dimensional photo-imprinted diffraction gratings for manipulating terahertz waves
基于含有金属结构的人造材料的新兴技术通过滤波器，吸收器和偏振器等组件提出了前所未有的太赫兹波控制前景。这些器件的功能性由于其金属或极化激元组成的性质而是静态的，尽管可以通过并入电偏置半导体来实现一定程度的可调谐性。在这里，我们展示了一个光子结构的金属掩模的光学图像投影到薄GaAs衬底上使用飞秒脉冲激光源。我们表明，由此产生的高对比度图案的光激发载流子可以创建衍射元件的传输操作。随着金属掩模被数字光刻设备所取代，我们的光压印光子结构提供了一条通往具有可重构功能的太赫兹组件的路线。
2014-05-31 physics.optics
Signal Recovery in Pulsed Terahertz Integrated Circuits
在这篇文章中，时域校准过程中提出的脉冲太赫兹集成电路（TIC）在片上应用，传统的校准方法是不适用的。提出的后检测方法通过仅使用一个单端口测量来去除不需要的线性失真，例如干扰回波和频率色散。该方法采用波传输模型进行分析的TIC，模型参数的盲估计算法获得。一个完整的实现方法证明了一个制造的TIC，当用于在芯片上的传感应用。测量信号中感兴趣的特征，例如吸收线，可以被TIC中发生的THz信号的失真所掩盖或削弱。所提出的信号恢复方法提高了对那些隐藏特征的检测，并且可以显着提高现有TIC的性能。为了证明所提出的去嵌入方法的有效性，模拟和测量信号的数值结果。本文提出的方法是使准确的TIC应用，并可用于优化设计新颖的TIC结构用于特定目的。
2010-04-05 physics.data-an physics.optics
Enabling materials for subwavelength-size low-loss surface modes in the Terahertz spectral range
太赫兹光谱范围（频率为0.1-1 THz）最近已成为非破坏性成像，工业传感和超快无线通信的下一个前沿。在这里，我们回顾了几类材料，如简单的金属，半导体，高介电常数，极性材料，零间隙材料，以及结构材料，可以支持强局部电磁模式在太赫兹光谱范围内的材料界面。我们提出了表面波的基本理论，详细说明了强模式限制和低损耗的表面波在材料界面上传播的要求，并讨论了在太赫兹频率激发这种模式的挑战。然后介绍了大量与自然发生的和人造材料有关的例子。太赫兹频率表面波的各种实际应用被设想为包括非破坏性超分辨率成像和质量控制、能够与在可见光和近红外中不透明的小体积分析物一起操作的高灵敏度传感器、以及用于即将到来的超高比特率THz通信设备的紧凑型光学电路的设计。
2019-11-05 physics.optics
Robust asynchronous optical sampling terahertz spectroscopy using commercially available free-running lasers
本研究提出使用商用自由运转Ti:Sapphire激光器的ASOPS太赫兹光谱，通过后处理算法校正抖动，实现了82 MHz高分辨率与2.5 THz宽带测量，并验证了60小时以上的长期可靠运行。
2025-01-08 physics.optics
Active terahertz modulator and slow light metamaterial devices with hybrid graphene-superconductor photonic integrated circuits
介绍并提出了具有混合石墨烯-超导体耦合开口环谐振器（SRR）阵列的超材料光子集成电路，其能够调制和减慢太赫兹（THz）光。混合器件的光学响应，如电磁感应透明（EIT）和群延迟，可以用几种方式调制。首先，通过改变石墨烯中的电导率和载流子浓度对其进行电调制。或者，可以通过作用于器件温度灵敏度，通过将Nb从有损正常相切换到低于Nb的转变温度（Tc）的低损耗量子力学相来修改光学响应。在THz传输窗口处，EIT和群延迟的最大调制深度分别为57.3%和97.61%.进行了比较之间的Nb-石墨烯-Nb耦合的SRR为基础的设备与那些Au-石墨烯-Au SRR和显着增强的太赫兹传输，群延迟，和EIT响应时，Nb是在量子力学相观察。这种具有相当大且可调谐的慢光带宽的混合器件为实现有源光电调制器、滤波器、移相器和用于芯片级量子通信和量子处理的慢光器件铺平了道路。
2021-07-08 physics.optics quant-ph
Broadband operation of active terahertz quarter-wave plate achieved with vanadium-dioxide-based metasurface switchable by current injection
我们展示了一个可切换的太赫兹四分之一波片的宽带操作实现了采用二氧化钒的活性超颖表面。为此，我们利用各向异性变形的棋盘结构，它提出了与深调制兼容的宽带特性。此外，超颖表面集成了电流注入电路，以实现状态切换，该注入电路也可以用来监测二氧化钒的电状态。我们估计的斯托克斯参数来自实验的透射光谱的制造超颖表面和确认的螺旋度开关的圆偏振波附近的设计频率为0.66太赫兹。相对带宽被评估为0.52，这是4.2倍，比在以前的研究。
2020-09-02 physics.app-ph physics.optics
Terahertz Quantum Sensing
量子传感对于访问光子检测在技术上具有挑战性的光谱区域是非常有吸引力的：在感兴趣的光谱区域中获得样本信息，并通过纠缠转移到另一个光谱范围，对于该光谱范围，可以使用高灵敏度的检测器。这对于太赫兹辐射特别有益，因为相应的光子能量在几meV的范围内-在这种能量下，没有半导体检测器可用，并且必须采用相干检测方案或低温冷却的测辐射热计。在这里，我们报告的第一个演示的量子传感在太赫兹的频率范围内，其中的太赫兹光子与样品在自由空间中的相互作用和有关的样品厚度的信息是通过检测可见光光子。使用具有周期性极化的锂酸盐晶体（PPLN）和660 nm泵浦源的非线性单晶干涉仪设置，产生太赫兹频率范围内的可见（信号）光子和相关（空闲）光子。通过使用高效和窄带体布拉格光栅和非制冷科学互补金属氧化物半导体（sCMOS）相机来实现与泵浦光子的分离和可见信号光子的检测。所获得的频率-角谱显示了由热光子的自发参量下转换（SPDC）和下转换以及上转换引起的共线前向产生的斯托克斯和反斯托克斯部分中的量子干涉。量子干涉中编码的信息可用于确定在太赫兹光谱范围内主要透明的涂层或功能层的厚度。作为第一个演示，我们显示层厚度测量太赫兹光子的基础上诱导的相干性没有诱导发射。
2019-12-12 physics.optics quant-ph
Terahertz Logic Gate Operations in a Toroidal Metasurface
本文提出一种由三个开口环谐振器构成的环形偶极超表面，通过被动调谐和近场耦合在太赫兹频段实验实现AND、OR及数值实现NAND逻辑门操作，为数字化太赫兹光子电路提供新途径。
2023-10-28 physics.app-ph physics.optics
Giant room-temperature nonlinearities from a monolayer Janus topological semiconductor
本文报道了单层1T'相Janus拓扑半导体在室温下的巨大非线性光学响应，其太赫兹非线性比2H MoS2增强数十倍，源于拓扑能带混合与反演对称性破缺，为光电子学及阿秒光源应用提供了新平台。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz Plasmonic Transport in Topological Valley Metal-slabs
本文提出基于超薄金属板的Kagome光子绝缘体，通过旋转空气孔打破对称性实现太赫兹拓扑谷输运，验证了鲁棒波导和正负折射，为紧凑光子集成提供新途径。
2024-09-19 physics.app-ph physics.optics
Distinct terahertz third-harmonic generation of many-body excitonic states
该研究利用时间分辨光泵浦太赫兹三次谐波光谱表征 Cu₂O 中密度可调的电子-空穴多体态，揭示激子形成导致的非微扰谐波产生及其随密度的非单调响应。
2025-01-16 cond-mat.str-el physics.optics
Density-independent plasmons for terahertz-stable topological metamaterials
为了有效地将尖端的太赫兹技术集成到紧凑的器件中，高度受限的太赫兹等离子体激元引起了人们的广泛关注。与金属中可见频率的等离子体激元相比，通常在轻杂质半导体或石墨烯中的太赫兹等离子体激元对载流子密度（n）敏感，因此具有容易的可调谐性，然而，这导致不稳定或不精确的太赫兹光谱。通过推导出一个简化的，但普遍的形式的等离子体频率，在这里，我们揭示了一个统一的机制，产生不寻常的n-独立的等离子体（DIP）在所有的拓扑状态与不同的维度。值得注意的是，我们预测，太赫兹DIP可以激发在2D的线和1D的点系统，证实了第一性原理计算几乎所有现有的拓扑半金属与不同的晶格对称性。除了与n无关外，DIP中费米速度和简并因子依赖的特性可以分别用于设计拓扑超晶格和多壁碳纳米管超材料，用于宽带太赫兹光谱和量子化太赫兹等离子体。令人惊讶的是，高空间限制和品质因数，也不敏感的n，可以同时实现在这些太赫兹DIP。我们的研究结果为开发稳定的太赫兹应用的拓扑等离子体器件铺平了道路。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hybrid integrated semiconductor lasers with silicon nitride feedback circuits
混合集成半导体激光器源提供极窄的光谱线宽以及嵌入到集成光子电路中的兼容性，对于广泛的应用具有高度重要性。我们提出了一个概述，我们最近开发的混合集成二极管激光器的反馈，从低损耗氮化硅（Si3N4在SiO2）电路，提供子100赫兹的水平的本征线宽，高达120 nm的光谱覆盖范围约1.55 μ m波长，和输出功率超过100 mW。我们展示了双波长操作，双增益操作，激光频率梳的产生，目前的工作实现可见光混合集成二极管激光器。
2019-12-18 physics.app-ph physics.optics
Inverse design of an all-dielectric digitized terahertz optical power splitter by particle swarm optimization method
这封信提出了一种基于数字化超材料的50：50 TE太赫兹（THz）功率分配器。该装置采用粒子群优化算法进行优化。数字化超材料的结构包含在二氧化硅衬底上沉积的硅板中的圆形空气孔。优化后的结构在0.9-1.1 THz的频率范围内插入损耗（IL）小于3.9 dB。申报器械的占地面积为400 $\times$ 350 $μ$ m $^2$。该器件具有结构紧凑、效率高、全介质、与CMOS工艺兼容等优点。该器件可以作为一个重要的组成部分，在大多数太赫兹电路路由太赫兹波。
2021-04-15 physics.app-ph physics.optics
Excitation, detection, and electrostatic manipulation of terahertz-frequency range plasmons in a two-dimensional electron system
利用自由空间辐射的太赫兹时域光谱技术经常被用来探测低维系统的基元激发。然而，衍射极限阻碍了其用于单个横向限定的纳米结构的平面内研究。在这里，我们展示了一个平面太赫兹频率等离子体电路，其中光电导材料单片集成的二维电子系统。具有宽光谱范围（高达~400 GHz）的等离子体激元通过将由光电导半导体产生和检测的皮秒持续时间脉冲注入到高迁移率二维电子系统中来激发。使用电压调制的肖特基栅极覆盖的二维电子系统，我们形成一个可调的等离子体腔，并观察静电操纵的等离子体共振。我们的技术提供了一个直接的途径来访问皮秒动力学的限制运输在广泛的横向纳米结构。
2015-06-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room Temperature Terahertz Spectrometer with Quantum-Level Sensitivity
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of Michigan, Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
针对太赫兹频段量子级光子探测难度大的问题，提出基于等离子体光混频的室温太赫兹光谱方案，实现3倍量子极限的灵敏度，可应用于多领域。
2018-06-10 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast terahertz superconductor van der Waals metamaterial photonic switch
本研究设计了基于高温超导BSCCO范德华材料的超快太赫兹超材料光子开关，实现相位和幅度调制，开关时间50皮秒，并探讨了光-物质相互作用动力学，适用于通信和量子技术。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
Analysis of Screening Effects on Terahertz Photoconductive Devices using a Fully-Coupled Multiphysics Approach
光电导器件（PCD）产生的太赫兹电流随着输入光泵浦功率的增加而饱和。这种行为是由电磁场与半导体载流子相互作用产生的各种屏蔽效应引起的。在这项工作中，这些屏蔽效应的数值分析首次使用完全耦合的多物理场方法。与以前开发的仿真框架不同，这种方法严格模拟了电磁场和载流子之间的非线性耦合，因此能够解释屏蔽效应。它表明，使用这种多物理场方法和实际实验得到的结果是非常一致的。光场和辐射场屏蔽效应被确定在模拟结果和光场屏蔽被发现发挥更主导的作用，在高的光泵功率水平下的PCD输出的饱和。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
