Full 3D+1 modelling of the tilted-pulse-front setups for single-cycle terahertz generation
利用衍射光栅的倾斜脉冲波前装置是产生单周期到少周期太赫兹脉冲的最成功的方法之一。然而，产生的太赫兹脉冲具有很大的空间不均匀性，由于非共线相位匹配条件和棱镜形状的非线性晶体几何形状的不对称性，特别是当推动高的光-太赫兹转换效率时。为了全面研究倾斜脉冲波前方案中的太赫兹产生问题，需要建立一个3D+1（x，y，z，t）的数值模型。我们详细比较了1D+1、2D+1和3D+1模型之间的差异。模拟结果表明，光束在脉冲前倾角平面上的大小敏感地影响太赫兹电场的时空特性。太赫兹电场被发现有很强的空间依赖性，使得几个周期的脉冲仅产生附近的棱镜的顶点。离顶点较远的光束部分包含大部分能量，但具有偏离几个周期的波形。这种强烈的空间依赖性，必须占时，使用太赫兹脉冲的强场物理和载波包络相位敏感的实验，如太赫兹加速，反铁磁自旋波的相干控制和太赫兹高次谐波产生。
2019-12-13 physics.optics
Giant self-induced transparency of intense few-cycle terahertz pulses in n-doped silicon
给出了在n型掺杂硅（载流子浓度为$8.7\times10^{16}$ cm $^{-3}$）上进行的高场太赫兹传输实验的结果。我们使用电场强度高达3.1 MV cm $^{-1}$和脉冲持续时间为700 fs的太赫兹脉冲。在1.5- 3.1 MV cm $^{-1}$范围内，随着太赫兹电场强度的增加，$\sim$的透过率增加了90倍。
2017-10-10 physics.optics
Tilted-pulse-front schemes for terahertz generation
高能量的单到几个周期的太赫兹脉冲使科学前沿的探索成为可能，如电子加速、强场物理和光谱学。产生这种太赫兹脉冲的一种重要方法是使用倾斜脉冲前沿（TPF）技术。然而，由于非共线相位匹配，大的角色散导致光泵的空间和时间分裂，限制了太赫兹波的产生效率，降低了产生的太赫兹波场的少周期特性。为了减小角色散的影响，人们提出了多个具有离散脉冲前倾角的方案。我们提出了一种太赫兹产生方案，其中利用时空啁啾（STC）泵浦脉冲。利用我们的2D+1数值模型，我们对传统的TPF格式、三种离散的TPF格式和STC格式进行了系统的比较研究。与简单的1D模型相比，该模型预测更小的最佳相互作用长度和显着更小的转换效率。我们得出结论，STC方案提供了空间均匀的几个周期的太赫兹脉冲具有最高的转换效率。此外，给定短的相互作用长度，离散TPF方案不能优于连续的。总的来说，这项工作为给定的太赫兹实验选择最合适的设置提供了指导
2020-01-25 physics.optics
Multicycle terahertz pulse generation by optical rectification in LiNbO$_3$, LiTaO$_3$, and BBO crystals
我们报道了飞秒激光脉冲在块状铌酸锂（LiNbO $_3$）晶体中相位匹配光整流产生的14.8 THz的多频、窄带太赫兹辐射。我们的实验和模拟表明，当输入激光脉冲具有高啁啾时，输出的太赫兹能量大大增强，这与通常的光整流过程相反。我们发现这种反常的行为归因于线性电光（或Pockels）效应，其中在LiNbO $_3$中传播的激光脉冲被其产生的太赫兹场调制，这反过来又驱动光学整流更有效地产生太赫兹场。这种共振级联效应可以大大提高太赫兹转换效率时，输入激光脉冲适当的预啁啾与额外的三阶色散。我们还观察到类似的多兆太赫兹发射钽酸锂（LiTaO $_3$）在14太赫兹和硼酸钡（BBO）在7太赫兹，10.6太赫兹，和14.6太赫兹，所有产生的窄带相位匹配光整流。
2020-05-23 physics.optics
Analysis of terahertz generation using tilted-pulse-fronts
对倾斜脉冲波前光整流产生太赫兹波进行了二维时空分析。在非耗尽极限下，给出了二维空间太赫兹瞬态和频谱的封闭表达式。重要的是，该分析包括光泵浦脉冲的时空失真，例如角色散、由于角色散引起的群速度色散、空间和时间啁啾以及光束曲率。揭示了曲率半径曲率半径对太赫兹频率、转换效率和峰值场的倾斜角色散和群速度色散的重要性，特别是分析了大泵浦带宽和光束尺寸下太赫兹频率、转换效率和峰值场的恶化。
2018-10-10 physics.optics
Nonlinear Transfer of Intense Few Cycle Terahertz Pulse Through Opaque n-doped Si
强的几个周期的太赫兹脉冲在与重n掺杂Si的相互作用下表现出复杂的非线性行为。对于5 MV/cm的外场，700 fs脉冲（中心频率1.5THz）通过Si样品（0：02%的低场透射率）的透射率的快速增加在8%处饱和，然后在20 MV/cm处下降两倍。电光采样测量揭示了由于太赫兹场的第一次强烈振荡形成薄电离层而在该场形成单周期太赫兹脉冲。
2018-05-24 physics.optics
Pulse Sequences for Efficient Multi-Cycle Terahertz Generation in Periodically Poled Lithium Niobate
提出了利用激光脉冲序列驱动低温冷却的周期性极化极化锂离子电池中的高能量、高峰值功率和多周期太赫兹脉冲的级联差频产生。考虑太赫兹波与光波的耦合非线性相互作用的详细模拟表明，在几百皮秒的太赫兹脉冲宽度下，可以实现前所未有的光-太赫兹能量转换效率> 5%，峰值电场达到几百兆伏/米。所提出的方法，以规避激光诱导的损伤，在焦耳级泵浦1 $μ$ m激光器，使多周期太赫兹源的脉冲能量>> 10毫焦耳。提出并分析了各种脉冲序列格式。介绍了考虑级联差频产生、自相位调制、级联二次谐波产生和激光损伤的周期极化结构的数值计算。前所未有的研究物理太赫兹产生在这种高转换效率的制度，限制和实际考虑进行了讨论。沿晶体长度改变极化周期和进一步减少吸收被示出导致甚至更高的能量转换效率>> 10%。一个有效的任意脉冲格式和重要情况下的封闭形式的表达式的解析公式。优化转换效率在0.1-1太赫兹范围内，相应的峰值电场，晶体长度和太赫兹脉冲特性的参数提供。
2016-06-16 physics.optics
Coherently controlled generation of single-cycle terahertz pulses from thin layer of nonlinear medium with low-frequency resonances
提出了一种利用飞秒光脉冲训练经非线性谐振介质反射产生单周期太赫兹脉冲的新方案。我们的方法是基于低频振荡和自由感应衰减介质中的相干控制。产生的THz脉冲的特定单周期形状需要平面波前和近场检测。我们的理论结果为产生单周期波形可调谐太赫兹脉冲提供了一种新的、简单的、高效的方法。
2019-07-26 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
Hybrid CO$\mathrm{_2}$-Ti:sapphire laser with tunable pulse duration for mid-infrared-pump terahertz-probe spectroscopy
具有强中红外和太赫兹脉冲的超快光激发已经成为动态控制材料的新工具。由于大多数实验都是用飞秒脉冲激发，固体中大多数光致现象的典型寿命只有几皮秒。然而，许多科学应用需要更长的驱动脉冲和寿命。在这里，我们描述了一个中红外泵浦太赫兹探测设置的基础上的CO $\mathrm{_2}$激光播种10.6 $\mathrmμ$ m波长的脉冲从光参量放大器，本身泵浦的Ti：Al $\mathrm{_2}$ O $\mathrm{_3}$激光。种子CO $\mathrm{_2}$激光器的输出产生纳秒持续时间的高功率脉冲，其与飞秒激光器同步。因此，这些脉冲可以通过用飞秒种子激光脉冲的复制品照射的等离子体反射镜切割它们的前边缘和后边缘来调谐脉冲持续时间。实现了从5 ps到1.3 ns的可变脉冲长度，并用于中红外泵浦，太赫兹探测实验，探测脉冲由飞秒激光器产生和电光采样。
2020-11-23 physics.optics
Nonlinear ultrafast modulation of the optical absorption of few cycle terahertz pulses in n-doped semiconductors
我们使用一个开放的孔径Z扫描技术，以显示如何强烈的几个周期的太赫兹脉冲可以经历一个非线性漂白的吸收在n-杂质半导体由于太赫兹电场驱动的谷间散射的电子在导带。相干检测的传输太赫兹脉冲波形还允许的非线性电导率动态其次亚皮秒的时间分辨率。Z-扫描和时域结果都与我们的理论分析一致。
2009-05-03 physics.optics
High energy terahertz pulses from organic crystals: DAST and DSTMS pumped at Ti:sapphire wavelength
利用中心波长为0.8 μ m的钛宝石放大系统，在有机晶体DAST和DSTMS中进行光整流（OR），产生高能量的太赫兹脉冲。该方案简单，在准直60 fs近红外泵浦脉冲的泵浦下，可获得1 ~ 5 THz的宽带光谱，且能量可调。在可见光波段，给出了与能量密度相关的转换效率和损伤阈值，以及优化的OR值。
2013-10-14 physics.optics
Efficient Generation of Intense Broadband Terahertz Pulses from Quartz
强太赫兹（THz）脉冲有助于观察各种非线性光学效应和操纵材料特性。在这项工作中，我们报告了一种方便的方法，可以产生强大的宽带太赫兹脉冲与中心频率可调2-4太赫兹之间。利用倾斜波前超短脉冲泵浦廉价石英晶体，可以获得脉冲能量为1.2微焦耳的相干太赫兹光源。由于石英晶体具有宽的透明光谱窗口和高的损伤阈值，理论分析和实验结果表明，石英晶体的光整流效率与LiNbO_3晶体相当，但覆盖的光谱范围要宽得多。该工作不仅为1 THz以上的非线性THz光谱研究提供了急需的光源，而且为光学频率转换用非线性光学晶体的选择提供了一条可供选择的途径。
2022-11-07 physics.optics
Broadband spintronic detection of the absolute field strength of terahertz electromagnetic pulses
本研究提出基于塞曼转矩采样（ZTS）的宽带强太赫兹脉冲绝对场强探测方法，以8nm铁膜为传感器实现0.1-11THz带宽、>0.1MV/cm峰值场强的探测，相较电光采样具备多项优势，可应用于非线性太赫兹光谱等领域。
2023-06-16 physics.optics
Time-domain characterization of electric field vector in multi-terahertz pulses using polarization-modulated electro-optic sampling
本文提出改进的偏振调制电光采样方法，在时域中高精度表征10-50 THz多太赫兹脉冲的电场矢量，解决了超宽带门脉冲问题，精度约1 mrad，可应用于线性和非线性光学测量。
2023-09-20 physics.optics
Ultrafast spatio-temporal dynamics of terahertz generation by ionizing two-color femtosecond pulses in gases
本文对双色电离激光脉冲在气体中产生太赫兹波的时空传输效应进行了理论和实验研究。所观察到的强烈增宽的太赫兹光谱与气体压力的增加揭示了突出的作用的时空重塑和等离子体诱导的泵浦脉冲的蓝移的产生过程中。从（3+1）维模拟得到的结果与实验结果吻合得很好，并澄清负责太赫兹发射的机制。
2010-03-09 physics.optics
Formation of gigahertz pulse train by chirped terahertz pulses interference
THz频段复用信息传输技术的发展，或将加速6G时代的到来。本文论证了在太赫兹频率范围内，在时域内形成一系列子脉冲和相应的准离散谱的可行性。结果表明，尽管太赫兹脉冲具有指数啁啾，但太赫兹脉冲训练的频谱和时间结构之间存在“联动关系”。这一事实可以用于在THz脉冲中编码信息，以在未来的6G通信系统中实现。
2019-10-16 physics.optics
Generation of intense terahertz radiation by two-color filamentation of laser pulses with different wavelengths
从理论上研究了不同波长的超短激光脉冲双色叠加产生太赫兹辐射。我们考虑的波长范围从0.6到10.6 $μ$ m，从而涵盖了整个范围内的现有和未来的强大的激光源在近，中和远红外。我们展示了不同的参数的双色灯丝和产生的太赫兹脉冲取决于激光波长。我们证明，有一个最佳的激光波长为双色荧光，提供了最高的太赫兹转换效率，并在非常强烈的单周期太赫兹场的产生结果。
2018-08-17 physics.optics
Spectral Phase Control of Interfering Chirped Pulses for High-Energy Narrowband Terahertz Generation
窄带太赫兹（THz）辐射的高效光学产生使从紧凑的电子加速到固体中的电荷操纵的未开发技术和科学成为可能。目前，使用由啁啾脉冲的时间拍频驱动的差频产生（DFG）来实现现有技术的转换效率，但是仍然远低于期望或预测的转换效率。在这里，我们证明了高阶光谱相位从根本上限制了使用啁啾脉冲拍频的窄带DFG的效率，并通过引入一种基于调整脉冲相对光谱相位的新技术来解决这一限制。对于光学太赫兹产生，我们证明了13倍的转换效率提高1%的带宽，0.361太赫兹脉冲，产生0.6毫焦耳的创纪录的能量，超过以前的光学产生的能量超过一个数量级。我们的研究结果证明了毫焦耳级应用的可行性，如基于太赫兹的电子加速器和光源，并解决了长期存在的问题的时间不规则性的脉冲串产生的干扰啁啾脉冲。
2019-08-07 physics.optics
Demonstration of a Tilted-Pulse-Front Pumped Plane-Parallel Slab Terahertz Source
提出了一种新型的倾斜脉冲前沿抽运太赫兹（THz）光源，该光源基于一种在其输入面上具有梯形结构的平行平板结构。单周期脉冲的1微焦耳的能量和0.30太赫兹的中心频率已产生0.05%的效率从这样的源。一个数量级的效率增加，预计通过泵浦低温冷却的梯队的增加的尺寸和厚度与钛：蓝宝石激光器。使用平面平行的非线性光学晶体板能够直接缩放到高THz脉冲能量，并产生具有均匀脉冲形状的对称THz光束，以获得良好的可聚焦性和高场强。
2018-08-18 physics.optics
A case study for terahertz-assisted single attosecond pulse generation
我们数值研究了使用强太赫兹辐射辅助产生单个阿秒脉冲的几个周期，800 nm的激光脉冲。我们优化聚焦条件，以产生短而强大的单阿秒脉冲的高能光子，通过保持太赫兹场的参数在实验实现的限制内。我们表明，使用最佳的聚焦几何隔离阿秒脉冲短于100，即使在没有进一步的门控或XUV压缩技术，可以获得使用8 fs的产生脉冲。此外，量子路径控制的短和长轨迹组件证明通过改变太赫兹和红外脉冲之间的延迟。
2014-02-13 physics.optics
Ultrafast demagnetization of iron induced by optical vs terahertz pulses
我们研究了光脉冲和太赫兹泵浦脉冲激发下铁磁性铁的超快磁化猝灭。而光泵（光子能量为3.1 eV）诱导强烈的非热电子分布，太赫兹激发（~4 meV）的结果在准热扰动的电子人口。利用磁光克尔效应（MOKE）研究了抽运诱导的自旋和电子动力学。反卷积过程允许我们将时间分辨率降低到130 fs，即使驱动太赫兹脉冲的长度超过0.5 ps。值得注意的是，MOKE信号表现出几乎相同的时间演化的光和太赫兹泵浦脉冲，尽管三个数量级不同数量的激发电子。我们能够定量地解释我们的结果使用基于准弹性自旋翻转散射模型。它表明，在小微扰极限下，金属铁磁体的退磁速率与电子的过剩能量成正比，而与它们分布的精确形状无关。我们的研究结果表明，超快退磁和密切相关的太赫兹自旋输运的动力学不依赖于泵浦光子能量。
2021-06-03 physics.optics
Terahertz Generation in Lithium Niobate Driven by Ti:Sapphire Laser Pulses and its Limitations
实验研究了室温下掺钛蓝宝石激光器驱动的800 nm ~ THz能量转换极限。研究了泵浦中心波长、脉冲宽度和能量密度对太赫兹产生的影响。我们实现了0.12%的高峰值效率，使用转换限制150 fs脉冲和观察到的光太赫兹转换效率在15 mJ/cm 2的注量饱和。我们通过实验确定了两个主要的限制缩放的光到太赫兹转换效率：（i）大的光谱展宽的光泵谱与大的角度色散的倾斜脉冲前沿和（ii）自由载流子吸收太赫兹辐射由于多光子吸收的800 nm的辐射。
2014-06-19 physics.optics
Generation of 0.7 mJ multicycle 15 THz radiation by phase-matched optical rectification in lithium niobate
我们证明了有效的多兆太赫兹脉冲产生在14.6太赫兹从大面积的锂钛酸盐晶体通过使用高能量（高达2 J）飞秒钛：蓝宝石激光脉冲。这种太赫兹辐射是由锂离子电池中的相位匹配光学整流产生的。在实验上，我们实现了最大太赫兹能量为0.71 mJ的转换效率为$\sim$ 0.04%。我们还发现，最佳太赫兹转换的有效相互作用长度是从根本上限制太赫兹吸收，激光脉冲的材料色散拉伸，和太赫兹诱导的非线性级联效应的驱动激光脉冲。
2020-03-26 physics.optics
Observation of Kerr nonlinearity and Kerr-like nonlinearity induced by terahertz generation in LiNbO$_3$
飞秒激光脉冲与LiNbO 3相互作用在太赫兹波的产生、声子极化激元的激发和成像以及光的调制等方面有着广泛的应用。研究飞秒激光脉冲在铌酸锂中的非线性效应具有重要意义。利用光泵浦探测技术，研究了激光脉冲与LiNbO 3相互作用下，由太赫兹波引起的Kerr非线性效应和类Kerr非线性效应。结果表明，由于太赫兹波与激光脉冲之间的相位失配，类克尔非线性效应对泵浦-探测光谱的贡献随相互作用长度的变化而变化。我们还观察到了低频声子极化激元的激发。实验结果与理论计算相一致。
2019-05-08 physics.optics
Observation of superluminal signaling of terahertz pulses
在过去的几十年里，光通过势垒的超光速隧穿引起了广泛的兴趣。尽管在各种系统中观察到这种现象，但透射光是否真正携带原始脉冲的信息一直存在激烈的争论。在这里，我们报告观察异常的时间响应太赫兹电磁脉冲通过薄金属膜，与脉冲形状的透射光束忠实地类似的入射光束。虽然狭义相对论在这种特殊的情况下可能会面临挑战，但因果理论分析被发展来解释实验。这些发现可能会促进未来在高速光通信或信号传输中的应用，并可能重塑我们对光隧穿的基本理解。
2021-04-05 physics.optics
Spatial-spectral mapping for long-duration broadband terahertz pulse generation in on-chip waveguide arrays
TEDA Applied Physics Institute and School of Physics, Nankai University（南开大学泰达应用物理研究院和物理学院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
本研究通过芯片梯度波导阵列实现长持续宽带太赫兹脉冲生成，解耦时间和频域特性，展示出在生物传感中的应用潜力。
2025-12-11 physics.optics
Half-percent terahertz generation efficiency from cryogenically cooled lithium niobate pumped by Ti:sapphire laser pulses
在低温冷却温度为100 K时，利用倾斜脉冲前沿技术，在800 nm波长、脉宽约150 fs的放大钛宝石激光脉冲泵浦下，在钛酸锂晶体中获得了0.5%的光-太赫兹（THz）能量转换效率。与在室温下实现的0.18%的最佳转换效率相比，我们在低温冷却晶体后由于THz吸收的减少而实现了转换效率的2.5倍以上的增强。通过优化THz辐射的外耦合、泵浦能量的传输以及通过进一步降低锂晶体中的THz吸收，可以进一步提高转换效率。
2016-01-26 physics.optics
Programmable Generation of Terahertz Bursts in Chirped-Pulse Laser Amplification
激光脉冲的放大脉冲串被寻求用于各种加工、沉积、光谱和强场应用。标准的频域和时域技术的脉冲分割成为不足时，内突发重复率达到太赫兹（THz）的范围，作为无法访问的光谱分辨率的结果，要求干涉的稳定性，和崩溃的啁啾脉冲放大（CPA）的概念，由于安全的时间拉伸所需的可用带宽的损失。避免突发放大的挑战，并诉诸于一个有损后分割的孤立的激光脉冲后，CPA离开频域和时域技术的局限性未解决。在这封信中，我们展示了一种方法，成功地结合了太赫兹脉冲的振幅和相位整形，形成使用游标效应，从CPA再生放大器的频谱模式和有效的能量提取的主动稳定。作为概念的证明，飞秒近红外脉冲的放大突发通过光学整流被下转换成可调谐的太赫兹频率脉冲。
2020-08-08 physics.optics
Noncollinear electro-optic sampling detection of terahertz pulses in a LiNbO$_3$ crystal with avoiding the effect of intrinsic birefringence
我们提出并实验证明了有效的高分辨率电光采样测量的宽带太赫兹波在铌酸锂$_3$晶体的配置与探测激光束沿光轴传播的晶体。这种配置允许避免LiNbO $_3$的强固有双折射的有害影响，而无需任何附加的光学元件。为了实现太赫兹波与探测光的速度匹配，太赫兹波通过硅棱镜与探测光成切伦科夫角入射到晶体中。在不同波长的探测光束（800和1550 nm）的方案的可操作性被证明。
2021-10-17 physics.optics
Optical parametric amplification of phase-stable terahertz-to-midinfrared pulses studied in the time domain
我们报道了在太赫兹（THz）和中红外（MIR）之间的中间区域的低频红外脉冲的光学参量放大（OPA），即，从16.9到44.8 THz。Yb：KGW再生放大器的255 fs激光输出采用多板展宽方案压缩到11 fs脉冲，该方案通过GaSe中脉冲内差分频率产生（DFG）产生频谱扩展到约50 THz的THz到MIR脉冲。THz到MIR脉冲使用两级OPA在GaSe中进一步放大。在时间域中的时间动力学和光生载流子效应OPA的特点。由于脉冲内差分光栅的存在，两级OPA后THz到MIR脉冲的长期相位漂移在6小时的工作时间内只有16 mrad，而无需任何有源反馈。我们的方案使用脉冲内DFG和后放大提出了一种新的路线，以极端的相稳定性强THz到MIR光源。
2021-01-25 physics.optics
Programmable generation of counterrotating bicircular light pulses in the multi-terahertz frequency range
本文提出在10-40 THz范围生成相位稳定的反向旋转双圆光脉冲，通过光谱展宽、空间光调制器偏振整形和脉冲内差频产生，实现对光场轨迹的可编程控制，为拓扑半金属等物质的光场操控提供新途径。
2024-08-07 physics.optics
Terahertz pulse generation with binary phase control in non-linear InAs metasurface
太赫兹（THz）脉冲产生的效应已经彻底改变了太赫兹频率下的宽带相干光谱和成像。然而，THz脉冲通常缺乏空间结构，而结构化光束对于高级光谱应用变得至关重要。具有纳米级THz发射器的非线性光学超颖表面可以通过在产生阶段定义光束结构来提供解决方案。我们开发了一个非线性的InAs超颖表面组成的纳米光学谐振器的同时产生和太赫兹光束的结构。我们发现，太赫兹脉冲产生的谐振器是由光学整流。它比ZnTe晶体更有效，并且它允许我们控制脉冲极性和幅度，为实现二相THz超颖表面提供了平台。为了说明这种能力，我们展示了InAs超透镜，它同时产生和聚焦太赫兹脉冲。使用纳米级发射器控制时空结构为太赫兹光束工程和先进的光谱学和成像应用打开了大门。
2022-11-07 physics.optics
Terahertz emission from ZnGeP2: Phase-matching, intensity and length scalability
研究了近红外线泵浦ZnGeP $_{2}$的共线相位匹配光整流效应。提出了三种晶体长度（0.3，1.0和3.0 mm）的泵浦强度依赖性，以确定线性光学吸收、非线性光学吸收和太赫兹自由载流子吸收对产生的影响。关键参数，如相干长度（速度匹配），色散长度（线性脉冲展宽）和非线性长度（自相位调制）确定这种材料。这些参数提供了对产生强太赫兹脉冲而不损害脉冲形状所需的脉冲强度和晶体长度的上限的了解。发现对于1 mm厚的ZnGeP $_{2}$（012），在1.28 μ m波长下以~15 GW/cm ~ 2的强度抽运将产生强的无畸变脉冲，而较长的晶体或较大的强度在不同程度上改变脉冲形状。此外，相位匹配的色散图的太赫兹产生在一个大的调谐范围（1.1-2.4微米）在较长的（3毫米）的晶体，展示了相位匹配的带宽和相位失配，导致与多脉冲干涉相关联的边缘。所有观察到的结果进行了数值模拟，表现出良好的定性协议。
2014-02-18 physics.optics
High Efficiency Terahertz Generation in a Multi-Stage System
我们描述了一个稳定的系统，用于激光驱动的窄带太赫兹产生与高转换效率的周期性极化铌酸锂（PPLN）。在多级太赫兹产生系统中，泵浦脉冲在每个PPLN级之后被回收用于进一步的太赫兹产生。通过将每个阶段中产生的太赫兹辐射耦合出去，避免了额外的吸收，并增加了有效的相互作用长度。在每个阶段的太赫兹和光脉冲的分离是通过适当设计的外耦合器来完成的。为了评估所提出的架构，在一个圆柱对称的几何形状的2-D耦合波方程数值求解使用有限差分法。与不能捕获自聚焦和衍射效应的1-D计算相比，我们的2-D数值方法捕获差频产生、自相位调制、自聚焦、光束衍射、色散和太赫兹吸收的效应。研究发现，通过对每一级泵浦脉冲的色散进行补偿，可以大大提高太赫兹波的产生效率。利用两级系统，我们预测了在$0.3$ THz下，使用1.1 J泵浦激光产生的总转换效率为$η_{\text{total}}=1.6\%$的$17.6$ mJ太赫兹脉冲，其中心光谱为1 $μ$ m.每一级的发电效率都在$0.8\%$以上，外耦合效率在$93.0\%$以上。
2018-09-06 physics.optics
Ultrafast electron diffractometer with Terahertz-driven pulse compression
基于太赫兹（THz）的电子操纵最近被证明是操纵和驱动下一代紧凑型超快电子源的技术，具有巨大的前景。在这里，我们展示了一个超快电子衍射仪与太赫兹驱动的脉冲压缩。来自常规DC枪的电子聚束被压缩10倍，并且在1 kHz重复率下以10，000个电子/脉冲达到~180 fs（FWHM）的持续时间。由此产生的超快电子源用于原理验证实验，以探测单晶硅的光致动力学。太赫兹压缩的电子束产生高质量的衍射图案，并使超快结构动力学的观察具有更高的时间分辨率。这些结果验证了太赫兹驱动的超快电子源在精密应用中的成熟性。
2021-04-14 physics.optics
Terahertz Wave Guiding by Femtosecond Laser Filament in Air
飞秒激光丝在空气中产生强太赫兹脉冲。实验研究了飞秒激光灯丝产生的太赫兹脉冲波形与灯丝长度的关系。发现了太赫兹脉冲的超光速传播，表明灯丝在空气中产生了太赫兹波导。数值模拟证实了这种波导的形成是由于灯丝内部折射率沿径向的非均匀分布。基于我们的研究结果，这种太赫兹脉冲产生方法的基本物理机制和控制技术可能会被重新审视。这也可能为太赫兹波在空气中的长距离传播开辟新的途径。
2013-10-21 physics.optics
Electric-Field Ionization of Gallium Acceptors in Germanium Induced by Single-cycle Terahertz Pulses
利用太赫兹时域光谱技术研究了单周期太赫兹脉冲激励下锗中镓受体的电场电离。随着激发脉冲峰值电场的增大，以2.0和2.2 THz为中心的受主跃迁引起的明显的吸收减弱，同时吸收出现在较低的频率区域。这些行为清楚地表明，太赫兹脉冲电离中性受体。释放的空穴密度的电场依赖性是很好地再现的模型假设直接场辅助隧道的受体。
2013-04-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Near-optimal intense and powerful terahertz source by optical rectification in lithium niobate crystal
使用一个负担得起的镱激光器与一种新的脉冲压缩技术相结合的能量亚mJ，我们展示了一个极具竞争力的国家的最先进的太赫兹（THz）源的平均功率为53 mW和310 kV/cm的焦点从倾斜的脉冲前泵浦计划在室温下在锂碳酸盐。该演示的关键点包括使用280 fs的泵浦脉冲持续时间与阶梯镜相结合。我们的研究结果提出了无与伦比的组合特性，并具有很强的竞争力，与现有的太赫兹源泵浦在兆焦耳范围。这次演示是朝着获得强烈和强大的THz脉冲的民主化迈出的一步。
2022-05-24 physics.optics
Short pulse generation and mode control of broadband terahertz quantum cascade lasers
我们报告的波导工程技术，使产生的带宽高达1太赫兹和记录超短脉冲长度为2.5 ps的注入种子太赫兹量子级联激光器。报道的技术是能够控制和完全抑制宽带太赫兹量子级联激光器的高阶侧模通过引入侧吸收的金属-金属波导。侧吸收器由相对于激光脊的顶部金属化设置和附加的有损金属层组成。在连续波操作中，侧吸收体导致倍频程跨越激光发射，范围从1.63到3.37 THz，在10 dB强度范围内呈现出顶部725 GHz宽，以及具有442 GHz带宽的频率梳操作。已经进行了数值和实验研究，以优化的影响，侧吸收器上的发射性能，并确定所需的波导损耗的增加。此外，这些研究导致了更好地理解注入种子量子级联激光器的脉冲形成动力学。
2016-05-31 physics.optics
Spintronic Sources of Ultrashort Terahertz Electromagnetic Pulses
自旋电子太赫兹辐射源是一种新型、宽带、高效的太赫兹辐射源，是在超快自旋电子学和太赫兹光子学的交叉点上出现的。它们基于太赫兹速率下的有效自旋电流产生、自旋-电荷电流和电流-场转换。本文综述了宽带自旋电子太赫兹辐射器的最新发展和应用，对物理过程的理解以及未来的挑战和前景。
2022-05-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High spatial resolution diffraction diagnostics for intense terahertz sources
针对传统太赫兹成像系统难以解决的问题，提出了一种在准直太赫兹光束中插入毫米隙光栅的高分辨率空间诊断方法，用于监测强场太赫兹光源中太赫兹光束的微小变化。为了验证该方法，我们有意识地制造太赫兹光束的微小变化，通过调整虹膜的红外泵浦光束之前，倾斜的脉冲前泵浦（TPFP）设置。基于倾斜脉冲波前技术和太赫兹衍射的理论可以很好地解释这一现象。我们相信，我们的观察不仅有助于进一步了解强太赫兹产生的机制，而且可能是有用的强场太赫兹应用。
2019-10-13 physics.optics
Comparative analysis of optical rectification-based multicycle terahertz pulse generation techniques
本文数值比较了晶圆堆叠与倾斜泵浦波前铌酸锂装置产生多周期太赫兹脉冲的效率，发现晶圆堆叠在特定泵浦条件下效率更高，而倾斜波前装置在小周期数时最优。
2025-03-30 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 generation by beamlet superposition
我们分析表明如何叠加的子光束产生太赫兹辐射具有更大的空间均匀性和效率相比，由衍射光栅产生的倾斜脉冲前沿。这些优点对于大泵浦带宽和光束尺寸特别显著，暗示在级联效应和更高能量泵浦的存在下具有更好的性能。提出了一种利用子光束叠加产生太赫兹波的理论。它示出了这样的安排如何产生无失真倾斜脉冲前沿。封闭形式的太赫兹光谱和瞬态在三个空间维度的表达式。给出了获得性能奇偶性的条件和最优参数的界。
2019-09-09 physics.optics
Optimization of high performance spintronic terahertz sources
为了实现高效率、高性能的自旋电子太赫兹辐射源，提出并验证了一种利用飞秒激光脉冲驱动的W/CoFeB/Pt磁性纳米薄膜，在发射器上不携带磁体的情况下，实现连续稳定的太赫兹脉冲辐射的剩余磁化方法.系统地研究了抽运中心波长的影响，找出了固定样品厚度时的最佳抽运波长。优化了抽运光的入射角，发现斜入射的抽运光可以提高发光效率。结合上述优化，我们最终获得可比的辐射效率和宽带光谱的W/CoFeB/Pt异质结相比，从1 mm厚的ZnTe非线性晶体通过光整流在相同的泵浦条件下的脉冲宽度为100 fs的钛：蓝宝石激光振荡器，这是以前没有证明在这样的脉冲宽度。我们相信我们的观察不仅有利于深入了解飞秒自旋动力学的物理学，而且有助于开发新颖且具有成本效益的超宽带自旋电子太赫兹发射器。
2019-01-31 physics.optics
Numerical Study on the Potential Enhancement of Organic Terahertz Sources through Tilted Pulse Front Pumping
针对有机太赫兹源波长可调谐性差、损伤阈值低的问题，本研究通过数值模拟验证倾斜脉冲前沿泵浦的增强效果，发现6种晶体中4种性能显著提升，并提出基于体相位全息光栅的实现方案及设计参数。
2024-11-04 physics.optics
Terahertz Time-Domain Spectroscopy and Density Functional Theory Analysis of Low-Frequency Vibrational Modes of a Benzoxazolium-Coumarin Donor-pi-Acceptor Chromophore
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）；Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning（斯里萨蒂亚赛高等学习研究所）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）
通过太赫兹时域光谱与密度泛函理论分析，研究了BCO+供体-π-受体色心的低频振动模式，揭示其与分子内电荷转移相关的核运动关系。
2025-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarized light emission from graphene induced by terahertz pulses
实验研究了石墨烯在单周期太赫兹脉冲辐照下的自发光发射，并从理论上进行了解释。我们发现发射光子的偏振方向主要垂直于太赫兹脉冲的电场，这证明太赫兹场不仅加热了电子，而且产生了强烈的非平衡动量分布。测量的光谱和偏振各向异性与数值模拟结果的比较使我们能够估计石墨烯中电子的动量各向同性时间为~25 fs，并粗略地重建k空间中的分布函数演化。
2022-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Feasibility of electron cyclotron autoresonance acceleration by a short terahertz pulse
提出了一种利用太赫兹辐射和现有磁场的真空自共振电子加速器方案。基于数值模拟，参数值，这可能使该计划的实验可行，确定和讨论。
2015-04-04 physics.acc-ph physics.optics
Solid-State Biased Coherent Detection of Ultra-Broadband Terahertz Pulses for high repetition rate, low pulse energy lasers
报道了在高重复频率、低脉冲能量激光系统中相干产生和探测带宽为0.1-9 THz的太赫兹脉冲。在这项工作中，我们展示了固态偏置相干检测结合自旋电子发射器的应用和评估。这种组合用于在时域光谱（TDS）装置中产生和检测太赫兹脉冲，并在体非线性晶体上进行测试。这些结果建立了一个新的有前途的候选人，以扩大由高重复率激光驱动的紧凑，宽带THz TDS系统的可能性。
2022-01-29 physics.app-ph physics.optics
Spatiotemporal attosecond control of electron pulses via subluminal terahertz waveforms
利用光的周期对电子束进行整形可以在电子显微镜中提供飞秒和阿秒的时间分辨率，并实现基本的量子相干测量。然而，有效的光-电子控制需要两个光束之间的长时间相互作用，以将光子能量和动量级联转移到自由传播的电子。在这里，我们报告使用的行波倏逝太赫兹波，以实现速度匹配，从而在空间和时间上的高加速度梯度。通过实验和模拟，我们展示了阿秒条纹，时间脉冲压缩，加速和空间聚焦的亚相对论电子脉冲与一个单一的倏逝波元件的控制下选定的太赫兹延迟和相位。基于这些结果，我们提出了使用一个对称的安排与两个倏逝太赫兹波产生孤立的阿秒电子脉冲在一个光束与现实的参数。这些结果建立亚光速太赫兹波作为一个有前途的工具，超快电子脉冲控制。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.optics
Direct Frequency-Mode-Stable Laser Amplification at Terahertz Burst Rates
针对高能量频率稳定脉冲猝发放大中的时间调制难题，提出基于主振荡器再生放大器的可扩展CPA方法，实现THz猝发内重复频率下的稳定窄模式放大。
2023-07-14 physics.optics
Tunable Graphene-based Pulse Compressor for Terahertz Application
脉冲整形对于通信、光谱学和其他需要高峰值功率和脉冲操作的应用（例如雷达系统）是重要的。不幸的是，太赫兹（THz）频率的脉冲整形在很大程度上仍然难以捉摸。为了解决这一问题，本文对太赫兹啁啾脉冲在填充有石墨烯螺旋带的介质内衬空芯波导中的色散可调谐特性进行了研究。
2021-06-22 eess.SP physics.app-ph physics.optics
