High-efficiency terahertz spin-decoupled meta-coupler for spoof surface plasmon excitation and beam steering
在现代微波和太赫兹领域中，将其他多样化功能有效地集成到单个MEMS器件中的欺骗表面等离子体（SSP）元耦合器是非常期望的。然而，据我们所知，由于正交入射波之间的自旋耦合，多样化的功能尚未应用于圆偏振元耦合器。在本文中，我们提出并数值演示了太赫兹自旋解耦的双功能元耦合器SSP激发和光束转向。所设计的元耦合器由耦合元表面和传播元表面组成。前者的作用是在左、右圆极化波的照射下实现异常反射或将入射波转换为SSP，后者的作用是将激发的SSP导出。在0.3THz处，对左右圆偏振入射波的转换效率分别达到82%和70%。此外，通过适当地调整反射相位分布，许多其他多样化的功能也可以集成到元耦合器中。我们的研究可能为偏振相关的SSP耦合器，探测器和其他实用的太赫兹器件开辟新的路线。
2019-04-12 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
Inverse Design of Integrated Terahertz Vortex Beam Emitters with Staged-Annealing Topology Optimization
Innovative Institute of Electromagnetic Information and Electronic Integration, College of Information Science & Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院电磁信息与电子集成创新研究院）；State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学极端光子与仪器化学州全球科技创新中心国家重点实验室）；International Joint Innovation Center, The Electromagnetics Academy at Zhejiang University, Zhejiang University（浙江大学电磁学研究院国际联合创新中心）；Key Lab. of Advanced Micro/Nano Electronic Devices & Smart Systems of Zhejiang, Jinhua Institute of Zhejiang University, Zhejiang University（浙江大学金华研究院浙江省先进微纳电子器件与智能系统重点实验室）
针对集成太赫兹光束整形器件设计需求，开发分段退火拓扑优化框架，实验演示全硅片上紧凑涡旋光束发射器，实现高效模式转换与双向涡旋生成，为相关系统提供可推广方法。
2025-11-17 physics.optics
Broadband terahertz emission from two-color fs-laser-induced microplasmas
研究了双色飞秒激光诱导微等离子体的太赫兹辐射。在最强的聚焦条件下，微等离子体被示出作为点源的宽带太赫兹到远红外辐射，其中的发射带宽由等离子体密度确定。半解析建模使我们能够确定重要的激光参数的标度律。特别是，我们发现，光到太赫兹转换效率至关重要地取决于聚焦条件。我们使用这种洞察力来证明通过麦克斯韦一致的三维模拟，只有10- $μ$ J激光能量的转换效率远远高于$10^{-4}$可以实现。
2017-03-31 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
The role of nonlinear optical absorption in narrow-band difference frequency terahertz-wave generation
在量子转换效率达到极限的情况下，分析了非线性光吸收对太赫兹波产生的影响。通过铸造的方程在适当的规范化的形式，包括双光子或三光子吸收条款的过程中，我们已经能够绘制通用图表的相位匹配的光到太赫兹转换的非线性吸收系数的不同值。我们将我们的分析应用到迄今为止报道的一些实验中，以了解多光子吸收在多大程度上发挥了作用，并预测在较高的峰值泵浦强度下可实现的最大转换效率。
2009-11-02 physics.optics
High-efficiency narrowband terahertz generation in novel wide-bandgap barium chalcogenide crystals
Faculty of Physics M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；High Technologies Laboratory, Kuban State University（库班国立大学高技术实验室）
利用新型宽禁带巴氏硫化物晶体，通过二次非线性光整流实现高效窄带太赫兹生成，最高转换效率达0.8×10(-5)，适用于安全和医疗应用。
2026-02-27 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
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
Efficient low-power terahertz generation via on-chip triply-resonant nonlinear frequency mixing
使用在室温和中等功率水平下工作的紧凑型交钥匙源实现高效的太赫兹（THz）产生是必须克服的关键挑战之一，以实现基于THz的真正实际应用。到目前为止，在室温下产生THz的最有效方法-主要依赖于光学整流方案-需要复杂的相位匹配设置和强大的激光器。在这里，我们展示了如何独特的光限制特性的三倍频谐振光子谐振器可以定制，使显着提高转换效率的太赫兹产生通过非线性频率下转换过程。我们预测，这种方法可以用来减少高达三个数量级的泵浦功率所需达到量子限制的转换效率的太赫兹产生的非线性光学材料系统。此外，我们提出了一个现实的设计容易获得的实验，无论是制造和演示的最佳太赫兹转换效率在次W的功率水平。
2009-08-04 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
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
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
Far infrared to terahertz widely tunable narrow linewidth light source via surface-emitting periodically poled thin film lithium niobate waveguides
本文提出利用表面发射周期性极化薄膜铌酸锂波导实现远红外至太赫兹宽可调窄线宽光源，通过差频产生模拟证明在30 THz处可实现25 THz宽调谐范围。
2023-06-01 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
Intensity-surged and Bandwidth-extended Terahertz Radiation in Two-foci Cascading Plasmas
气体介质中的双色强场混频是产生明亮宽带太赫兹辐射的一种常用方法。在这里，我们提出了一种新的和违反直觉的方法，以提高太赫兹性能的双色方案。除了我们所知的最大THz产生发生在双色焦点重叠的情况下之外，我们发现，当双色光束的焦点沿传播轴明显分离时，导致级联等离子体，THz转换效率激增一个数量级，带宽扩展超过2倍，在800/400 nm、$\sim$ 35 fs驱动激光器的条件下，实现了$10^{-3}$转换效率和$>$ 100 THz带宽。借助于脉冲传播方程和光电流模型，我们可以部分地理解级联等离子体中激光能量的空间再分布导致的太赫兹产生和吸收之间的折衷。该方法可以推广到中红外驱动激光器，并有望在太赫兹峰值功率和转换效率方面创造新的纪录。
2022-01-30 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
Nonlinearity in the Dark: Broadband Terahertz Generation with Extremely High Efficiency
等离子体超材料和超表面为开发超越传统非线性材料限制的高性能太赫兹发射器和探测器提供了新的机会。然而，简单的元原子的二阶非线性应用遇到基本的权衡，在必要的对称性破缺和局部场的增强，由于辐射阻尼是固有的操作谐振模式，不能单独控制。在这里，我们提出了一个新的概念，消除了这种限制阻碍提高太赫兹产生效率的非线性超表面的基础上金属纳米谐振器。这是通过将在近场中局部驱动非线性纳米谐振器的谐振暗态超颖表面与特定的空间对称性相结合来实现的，该空间对称性使得纳米谐振器的辐射线性矩能够进行相消干涉，并且经由泵浦辐射到暗模式的同时电和磁临界耦合来实现完美的吸收。我们的建议允许消除线性辐射阻尼，同时保持建设性的干扰和有效的辐射的非线性组件。我们数值计算表明，一个巨大的二阶非线性极化率约千亿分之一m/V，一个订单的改善相比，以前报道的开口环谐振器超颖表面，相应地，2个数量级的增强太赫兹能量提取预期与我们的配置在相同的条件下。我们的研究提供了一个高效率可调非线性元器件的范例，并为革命性的太赫兹技术和光电纳米电路铺平了道路。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Investigation of broadband terahertz generation from metasurface
非线性超材料已被证明提供具有高非线性转换效率的非线性特性，并且在无数的光操纵中。本文研究了由单层纳米开口环谐振器阵列构成的非线性超颖表面产生太赫兹波的特性。基于金属中电子动力学的流体动力学模型，研究了开口环谐振腔二阶非线性光整流产生太赫兹波的问题.结果表明，非线性超颖表面使我们能够产生宽带太赫兹辐射，并没有准相位匹配条件。该方案为宽带太赫兹光源和非线性等离子体超材料的设计提供了新的思路。
2018-06-03 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
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
Analysis of 3D-printed metal for rapid-prototyped reflective terahertz optics
我们探索了3D金属打印实现复杂导电太赫兹器件的潜力。影响性能的因素，如印刷分辨率，表面粗糙度，氧化和材料损失的研究，通过分析，数值和实验方法。利用3D打印拓扑结构提供的高度控制来实现在530 GHz下工作的波带片。在此频率下的反射效率超过90%。这种初步设备的高性能表明，3D金属打印可以在太赫兹范围内的导波和一般光束控制设备中发挥重要作用。
2016-05-10 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
Refraction efficiency of Huygens' and bianisotropic terahertz metasurfaces
超表面是一种实现复杂波操纵功能的技术，包括在太赫兹频率范围内，它们有望推进安全，成像，传感和通信技术。对于传输操作，通常使用惠更斯的超颖表面，因为它们与周围介质的良好阻抗匹配最小化反射并最大化传输。最近的理论工作表明，惠更斯的超颖表面是非最佳的，特别是对于大的折射角，并且为了消除反射和虚假衍射光束，有必要使用双各向异性超颖表面。然而，考虑到在用真实元原子实现元表面设计时出现的所有非理想特征，当使用双各向异性元表面时，效率改进的显著性还有待证明。在这里，我们比较了具体的太赫兹超颖表面设计的基础上惠更斯和欧米茄型双各向异性的方法，证明异常折射角为55度，和70度。我们表明，对于55度的较低角度，当使用双各向异性设计时没有显著的改善，而对于70度的折射，双各向异性设计显示出更高的效率和折射到设计方向的保真度。我们还证明了近场相互作用所造成的强扰动，细胞之间和细胞内，我们使用数值优化补偿。
2018-12-11 physics.app-ph physics.optics
Impact of pump wavelength on terahertz emission of a cavity-enhanced spintronic trilayer
本文系统地研究了由铁磁Fe层和Pt层构成的薄膜自旋电子太赫兹辐射体产生太赫兹脉冲的泵浦波长依赖性。我们发现，太赫兹产生的效率基本上是在150 fs的脉冲与中心波长范围从900到1500 nm的激发，表明自旋电流并不强烈依赖于泵浦光子能量。我们表明，包含的介电覆盖层的TiO 2和SiO 2，设计用于特定的激发波长，可以提高太赫兹发射的一个因素，高达2在现场。
2018-08-02 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
Universal charts for optical difference frequency generation in the terahertz domain
我们提出了一个通用的和严格的方法来研究差频产生在太赫兹域，保持自由度的数量最小，通过定义一个合适的品质因数。所提出的方法依赖于适当的归一化图表，使预测的光学太赫兹转换效率的任何系统的基础上在二次非线性材料中的波传播。我们的方法的预测被发现是在良好的协议与最好的实验结果迄今为止报道，也使估计的d22非线性系数的高品质的GaSe。
2009-10-08 physics.optics
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
Application of Volume diffraction grating for TeraHertz lasing in Volume FEL (VFEL)
研究了金属丝构成的体谐振腔中感应辐射的产生。结果表明，使用这种体积衍射光栅可以提高太赫兹范围内的激光效率。得出了对光束和光栅参数的要求。
2002-09-06 physics.gen-ph physics.optics
Exploiting the optical quadratic nonlinearity of zincblende semiconductors for guided-wave terahertz generation: a material comparison
详细分析和比较了CdTe、GaP、GaAs和InP介质波导在太赫兹波段的模式相位匹配光差频产生（DFG）。从DFG方程的形式出发，我们导出了一个非常一般的品质因数（FOM）的定义。反过来，这种FOM使我们能够比较不同的配置，考虑到线性和非线性的磁化率色散，太赫兹吸收，并严格评估波导模式的属性。最有效的波导发现与此过程中预测接近量子效率极限与输入光功率的顺序为kWs。
2009-06-19 physics.optics
A new standard in high-field terahertz generation: the organic nonlinear optical crystal PNPA
报道了一种新的有机非线性光学晶体PNPA（（E）-4-（（4-硝基苯亚甲基）氨基）-N-苯基苯胺）的全特性。我们讨论晶体生长和结构特征。我们给出了PNPA晶体产生太赫兹波的波长依赖性，太赫兹波谱的厚度依赖性，并测量了效率。PNPA能够产生超过NLO晶体DAST和OH-1的强THz，这些晶体多年来一直是有机高场THz发生器的标准。
2022-08-27 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
Maximizing the electromagnetic efficiency of spintronic terahertz emitters
本文针对自旋电子太赫兹发射器光太赫兹转换效率低的问题，提出将其与优化的1D俘获腔集成以最大化泵浦能量转换，实现245%发射增强和8dB强度提升，并给出最佳几何结构与衬底选择策略。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz Emission from Spintronic Stack Nanodecorated with Drop-Cast Core-Shell Plasmonic Nanoparticles
Loughborough University（拉夫堡大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）
通过滴涂核心-壳层等离子体纳米颗粒提高自旋电子堆叠的太赫兹发射效率，实现高转换率的太赫兹源。
2025-12-02 physics.optics
Compensating Atmospheric Channel Dispersion for Terahertz Wireless Communication
本文首次提出了一种补偿太赫兹脉冲大气群速度色散的方法。在超宽带或脉冲无线电太赫兹无线通信中，大气通过群速度色散对太赫兹脉冲进行整形，这是空气的频率依赖性散射活动的结果。在没有校正的情况下，这会显著降低可实现的数据传输速率。提出了一种利用分层介质反射器群补偿太赫兹脉冲大气色散的方法。利用这种方法，我们补偿群速度色散在0.2-0.3太赫兹信道在普通大气条件下。基于解析和数值模拟，该方法可以表现出大于98%的带内功率效率和色散补偿高达99%的理想。仿真结果得到了实验测量的验证。
2019-10-07 physics.app-ph physics.optics
Air-plasma-based all-optical temporal integration of broadband terahertz pulses
用于全光计算的平台具有由硅基通道、金属线或光纤等制成的光子电路。然而，如果面对下一代光导光（LGL）计算方案，这种固体波导缺乏可逆性和可重构性，该方案设想由光束之间的动态相互作用提供动力的无电路和快速可重构系统。在这里，我们提出了无处不在的空气作为一个可折叠的LGL信号操纵介质与瞬态空气等离子体波导电路。简而言之，通过在自由空间中聚焦飞秒激光束，经由光电离产生的大气等离子体灯丝阵列能够沿着其ε近零（ENZ）区引导太赫兹（THz）脉冲，具有1/f轮廓光谱响应。因此，这实现了在宽带宽的THz脉冲的时域积分。当泵浦激光器依次关闭和打开时，这种多丝空气等离子体结构分别在纳秒和飞秒内被擦除和重建，从而允许全光学平台的快速和重复重排。此外，这种基于空气的LGL信息处理方法有望为THz波自由空间定向传输过程中的全光计算铺平道路，通过这种方法可以远程控制传输的THz信号。
2022-11-13 physics.optics
Cascaded Parametric Amplification for Highly Efficient Terahertz Generation
介绍了一种高效、实用的基于光谱级联光参量放大（THz-COPA）的高能太赫兹（THz）产生方法。最初由强窄带光泵浦和光种子（泵浦能量的0.1-10%）之间的差频生成产生的THz波启动泵浦光子的重复或级联能量下转换。这有助于大大超过量子缺陷效率，并导致THz能量在晶体长度上的指数增长。在低温冷却的周期性极化的锂离子电池中，100 ps脉冲的能量转换效率>8%。计算考虑了级联效应、吸收、色散和激光损伤。由于多个三波耦合的非线性相互作用，THz-COPA表现出不同于传统三波混频参量放大器的物理特性。这反过来又决定了最佳的相位匹配条件，光谱的演变以及非线性过程的限制。
2016-04-29 physics.optics
Efficient Terahertz Generation in Triply Resonant Nonlinear Photonic Crystal Microcavities
提出了一种利用基于光子晶体腔的三重谐振系统，通过差频产生（DFG）过程实现腔增强非线性太赫兹波的方案。我们表明，高非线性重叠可以通过将太赫兹腔耦合到双共振、双偏振近红外（例如电信波段）光子晶体纳米束腔来实现，允许通过χ（2）非线性混合三个相互正交的基本腔模式。我们通过耦合模理论证明了泵浦频率的完全耗尽-即，量子限制转换-在实验上可行的几何结构中是可能的，其中在最佳总转换效率点处的操作输出功率可通过改变模式质量（Q）因子来调节。
2009-08-04 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
Waveguided Approach for Difference Frequency Generation of Broadly-Tunable Continuous-Wave Terahertz Radiation
1-10太赫兹（THz）光谱窗口正在成为大量应用的关键区域，需要具有高光谱纯度和超宽可调谐性的连续波室温THz光谱仪。在这方面，稳定的电信源的光谱特征实际上可以通过差频产生转移到THz范围，考虑到可访问的THz光谱的宽度通常与非线性相互作用中涉及的面积成比例。为此，在本文中，我们广泛讨论了铌酸锂（LN）通道波导在室温连续波（CW）光谱仪实验完成中的作用，具有uW范围的功率水平和高达7.5 THz的光谱覆盖范围。为了这个目的，并寻找进一步的改进，提出了专门设计的LN波导的思想表征，同时讨论了它的非线性效率和前所未有的能力，以处理高光功率（10 - 7 W/cm 2）的基础上，三波混频的理论模型。
2019-04-30 physics.optics
1.4-mJ High Energy Terahertz Radiation from Lithium Niobates
自由空间超强太赫兹（THz）电磁场提供了多方面的能力，可用于实现极端非线性THz光学，加速和操纵带电粒子，以及实现其他迷人的应用。然而，单脉冲能量>1 mJ的强大固态THz源的缺乏阻碍了极端THz应用的扩散。其根本挑战在于高强度泵浦导致晶体损伤、线性吸收和非线性畸变导致的有效作用长度短等问题难以实现高效率，本文通过低温冷却晶体、精细剪裁泵浦激光光谱、啁啾泵浦脉冲、放大激光能量，利用倾斜脉冲波前技术，首次实现了在214 mJ飞秒激光脉冲激发下，锂离子酸盐晶体产生1.4 mJ的THz脉冲。800 nm到THz的能量转换效率达到0.7%，自由空间THz峰值电场和磁场达到6.3 MV/cm和2.1特斯拉。我们基于频域二阶非线性波方程在慢变包络近似下的数值模拟再现了实验优化过程。为了展示这种超强太赫兹源的能力，演示了在强太赫兹电场诱导下高导电硅中的场致谷间散射效应引起的非线性吸收。这种具有相对低的峰值频率的高能量THz源不仅非常适合于朝向桌面X射线源的电子加速，而且也非常适合于极端THz科学和非线性应用。
2020-07-18 physics.optics
Efficient Broadband Terahertz Generation from Organic Crystal BNA Using Near Infrared Pump
我们正在报道使用1.15至1.55 μ m近红外泵浦从有机晶体BNA产生太赫兹。我们观察到一个非常大的发射光谱延伸到7太赫兹，相比之下，2.5太赫兹从Ti：Sa泵在以前的报告。在我们的实验中，最大的光到太赫兹的转换效率为0.8%，在1 kHz的重复频率和没有饱和导致的峰值电场为1 GV/m。我们的研究结果表明，在1.15至1.25微米范围内，高能量近红外泵浦源工作的泵强烈的太赫兹产生显着的相位匹配特权。
2019-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wavelength and phase considerations for multi-pulse plasma generation of terahertz
该研究通过数值模拟探讨桌面环境下多脉冲等离子体产生太赫兹辐射，发现理论效率较低的波长组合更易产生稳定的THz脉冲。
2023-04-05 physics.optics physics.plasm-ph
Intense widely-controlled terahertz radiation from laser-driven wires
本研究提出用强飞秒激光照射细金属丝产生沿丝表面传播的放电波以发射特性可控的强太赫兹辐射的方案，验证了其鲁棒性、通用性及数百分点的高转换效率，为太赫兹辐射的可控产生提供了新途径。
2022-10-27 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Inverse-Designed On-Chip Terahertz Three-Channel Mode and Wavelength Division Demultiplexer
本研究提出结合遗传算法与拓扑优化的混合逆向设计方法，研制出超紧凑太赫兹三通道模分/波分解复用器，实现低损耗低串扰的模式与波长分离，为高集成太赫兹光子器件提供新方案。
2025-09-01 physics.optics
Graphene Antennas: Can Integration and Reconfigurability Compensate for the Loss?
在这个开幕演讲中，我们将首先回顾石墨烯导电性和基于石墨烯的结构上的电磁波传播的主要特征。基于这些观察和从微波到太赫兹的不同石墨烯天线模拟，我们将讨论天线效率，集成和可重构性的问题，作为操作频率范围的函数。虽然石墨烯在微波天线中的适用性似乎仅限于特定情况，其中出于集成或透明目的可以容忍非常低的效率，但太赫兹频率下石墨烯导电性的等离子体性质允许前所未有的天线特性，特别是高效的动态重新配置。
2013-05-26 physics.optics
Harmonizing Material Quantity and Terahertz Wave Interference Shielding Efficiency with Metallic Borophene Nanosheets
本文利用二维beta12-硼烯纳米片的轻质与高电子迁移率特性，在0.87 THz下同时实现70 dB屏蔽效能和4.8E5 dB cm^2/g的绝对屏蔽效能，以0.1 wt.%用量超越现有太赫兹屏蔽材料，并展示其共形涂层的优异力学与屏蔽性能。
2024-07-21 physics.app-ph physics.optics
Terahertz Generation through Photon Deceleration of Long-Wavelength Infrared Laser Pulses in Plasma
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
研究通过单色长波红外激光脉冲与气态靶相互作用产生太赫兹，用粒子模拟研究机制、分析特性，确定关键参数影响，得出激光到太赫兹能量转换效率约4%等结果，为下一代高能太赫兹源发展提供见解。
2026-07-09 physics.optics physics.plasm-ph
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
Highly-efficient spintronic terahertz emitter enabled by metal-dielectric photonic crystal
自旋太赫兹（SpintronicTHz，THz）辐射源与商用THz辐射源相比，具有频谱宽、成本低、使用灵活等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。在过去的几年中，人们在优化材料成分和结构几何方面进行了努力，并且转换效率已经接近ZnTe晶体。当前设计的缺点之一是相当有限的激光吸收-超过50%的能量被浪费，因此转换效率受到限制。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新的设备，充分利用激光强度和显着提高转换效率。该器件由金属-介质光子晶体结构组成，利用多个散射波之间的干涉，同时抑制激光的反射和透射，并对激光场分布进行整形。实验检测到的激光吸收和太赫兹产生显示与理论计算一一对应。我们实现了最强的太赫兹脉冲发射，提出了1.7倍的改进相比，目前设计的自旋电子发射器。该工作从光学角度为提高自旋电子太赫兹辐射器的性能开辟了一条新的途径。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall 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
Boosting terahertz generation in laser-field ionized gases using a sawtooth wave shape
利用飞秒双色脉冲电离惰性气体产生等离子体可以产生宽带超短太赫兹脉冲。在这里，我们证明，通过使用多频激光脉冲，可以获得一个波形，优化自由电子的轨迹，以这样一种方式，他们达到最高的速度在电场极值。这允许将THz转换效率提高到百分比水平，这是气体中THz产生的前所未有的性能。除了使用本地电流模型的太赫兹产生的分析研究，我们进行全面的三维模拟占传播效应，证实了这一预测。我们的研究结果表明，通过隧道电离的太赫兹转换可以大大提高与精心设计的双脉冲。
2014-12-16 physics.optics physics.plasm-ph
High temperature metamaterial terahertz quantum detector
本文提出了一种基于三维超材料的高温太赫兹辐射量子探测器。超材料单元由与天线元件横向耦合的电感器-电容器（LC）谐振器组成。由半导体量子阱组成的吸收区包含在LC结构的强超亚波长电容器中。天线的高辐射损耗允许极大地提高入射THz辐射的收集效率，而LC谐振器的小有效体积允许以减小的电面积进行强烈的光-物质耦合。因此，我们的探测器在比迄今为止所展示的传统量子阱探测器高得多的温度下工作。
2020-12-21 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Stable and scalable multistage terahertz-driven particle accelerator
粒子加速器利用电磁场来增加带电粒子的能量，自发明以来极大地促进了科学和工业的发展。然而，传统射频加速器的巨大成本和尺寸限制了其可及性。在这里，我们展示了一个由太赫兹脉冲供电的小型加速器，其波长比射频脉冲短100倍。通过向30 mm长的介质内衬波导中注入短相对论电子束，并将20周期太赫兹脉冲的频率调谐到相速度匹配值，实现了近100%电子的精确和持续加速，而光束能量扩展基本不变。此外，通过精确控制两个太赫兹脉冲的相位，光束在两个介质波导中连续稳定加速，电荷耦合效率接近100%。我们的研究结果表明，稳定和可扩展的光束加速在多级小型加速器，并铺平了道路太赫兹驱动的高能加速器。
2021-08-22 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
