On-chip optical parametric oscillation into the visible: generating red, orange, yellow, and green from a near-infrared pump
微谐振腔中的光学参量振荡（OPO）是一种有效的、可扩展的片上相干可见光产生方法。然而，到目前为止，只有在< 420 THz（接近可见光波段的边缘）的红光被报道。在这项工作中，我们展示了片上OPO覆盖> 130 THz的可见光谱，包括红色，橙色，黄色和绿色波长。特别地，使用在从386 THz到391 THz的近红外中扫描5 THz的泵浦激光器，信号从395 THz的近红外调谐到528 THz的可见光，而闲频从378 THz的近红外调谐到254 THz的红外。我们证明的最宽的信号-闲频分离为274 THz，对应于超过一个倍频程的跨度，并且是迄今为止纳米光子OPO最宽的分离。我们的工作清楚地展示了非线性纳米光子学如何将光从易于访问的紧凑型近红外激光器转换为目标可见波长，这对于光谱学和计量系统的现场部署至关重要。
2020-03-26 physics.optics
Two-chip power-scalable THz-generating semiconductor disk laser
我们展示了一个紧凑的双芯片太赫兹发射垂直外腔面发射激光器（TECSEL）源，它提供了1-THz输出的基础上腔内频率转换的双波长发射在一个极化的锂离子晶体。室温下的I型频率转换方案非常受益于腔内功率超过500 W的多芯片腔中的功率缩放可能性。
2021-02-22 physics.optics
300 GHz wave with attosecond-level timing noise
通过光学频率梳（OFC）实现的光学频率分割（OFD）使微波计量学实现了飞跃，从而实现了以前从未探索过的噪声性能。将该方法扩展到毫米波（mmW）和太赫兹（THz）波域是非常感兴趣的。集成光子芯片中的耗散克尔孤子（DKS）提供了一种独特的功能，即提供具有10 GHz至1 THz重复频率的OFC，使其成为在毫米波和太赫兹波域中执行OFD的相关齿轮。我们实验证明OFD的光载3.6太赫兹参考下降到300 GHz通过DKS，光电探测与超快单行进载波光电二极管（UTC-PD）。一个新的测量系统，基于微波参考锁相到300 GHz的测试信号的特性，产生阿秒级的定时噪声灵敏度，利用传统的技术限制。这项工作使DKS成为毫米波和太赫兹波领域的领先技术，有望在基础和民用应用中取得突破。
2020-09-22 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
Frequency conversion in topological plasmonic THz photo-mixer
本文提出对激光等离激元太赫兹混频器中相干下转换的新解释，并给出完整实验表征路径。
2025-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Monolithic lithium niobate photonic chip for efficient terahertz-optic modulation and terahertz generation
本文提出一种石英衬底薄膜铌酸锂单片光子芯片，利用二阶非线性实现高效太赫兹-光调制与高达500 GHz的连续太赫兹波产生，显著降低调制功耗并提升产生效率，为紧凑高效太赫兹系统奠定基础。
2024-06-28 physics.app-ph physics.optics
Coherent generation and control of tunable narrowband THz radiation from laser-induced air-plasma filament
本研究通过时间展宽的双色激光脉冲序列拍频诱导空气等离子体丝，实现了载波包络相位可控且频率可调谐的窄带太赫兹辐射的相干产生与控制，并经数值模拟验证了其可行性。
2023-02-27 physics.optics
High-purity microwave generation using a dual-frequency hybrid integrated semiconductor-dielectric waveguide laser
我们提出了一个集成的半导体-介质混合双频激光器工作在1.5 $μ$ m波长范围内的微波和太赫兹（THz）的产生。产生的微波拍频接近11 GHz，我们观察到一个记录窄的本征线宽低至约2 kHz。这是通过基于磷化铟（InP）的单个二极管放大器与长的低损耗氮化硅（Si $_3$ N $_4$）反馈电路的混合集成来实现的，以延长腔光子寿命，从而在芯片上产生约30 cm的腔光学往返长度。通过引入用于平衡来自Si $_3$ N $_4$芯片上的两个可调谐频率选择性游标镜的反馈的外部控制参数，能够在两个频率下同时激射。每个频率都可以调谐到约80 nm的波长覆盖范围，从而可能允许在微波范围内产生高达THz范围的宽范围频率。
2020-11-24 physics.app-ph physics.optics
Adaptive sampling dual terahertz comb spectroscopy using free-running dual femtosecond lasers
由于模式分辨太赫兹梳状谱同时具有宽带太赫兹辐射和窄线宽连续太赫兹辐射的特性，并且可以将太赫兹梳状谱的所有频率模式锁相到微波频率标准上，因此双太赫兹梳状谱是一种很有前途的高精度、高分辨率、宽带太赫兹光谱技术。然而，稳定的双飞秒激光器的要求往往阻碍了这种方法的广泛使用。在这篇文章中，我们展示了自适应采样，双太赫兹梳状光谱，使自由运行的双飞秒激光器的使用。为了校正激光定时抖动引起的时间和频率尺度的非线性，采用双太赫兹梳状参考频谱分析仪产生自适应采样时钟，并将其用于数据采集板的定时信号。所展示的结果不仅表明了自由运行双激光器的双太赫兹梳状光谱的实现，而且还暗示了其光谱性能优于稳定双激光器的双太赫兹梳状光谱。
2014-12-11 physics.optics
Rapid high-temperature initialisation and readout of spins in silicon with 10 THz photons
Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Radboud University（拉德堡德大学）；University of Surrey（萨里大学）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)（莱布尼茨晶体生长研究所）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
利用10 THz光子在硅中实现快速高温自旋初始化和读取，通过光学泵浦技术提升量子计算效率。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The stability of an optical clock laser transferred to the interrogation oscillator for a Cs fountain
我们使用基于光纤的飞秒激光频率梳作为传输振荡器，稳定在9.6 GHz的微波振荡器在344太赫兹的光时钟激光。与第二频率梳，我们独立地测量微波源相对于另一个光学时钟激光频率在456太赫兹的不稳定性。这种光-微波和微波-光转换的总分数频率不稳定性导致在1秒平均时间（带宽50 kHz）下的艾伦偏差sigma_y=1.2E-14。在偏离9.6 GHz载波10 Hz时，残余相位噪声密度为-97 dBc/Hz。用这种光学稳定的微波源替换PTB铯喷泉CSF 1现有的基于石英的询问振荡器，将把由于迪克效应造成的不稳定性贡献从1 s平均时间的1 E-13能级降低到当前状态下微不足道的水平。CSF 1。因此，这种新的微波源可以替代低温负载的腔体振荡器，以克服国家的最先进的石英振荡器的局限性。
2008-09-12 physics.atom-ph 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
Three-dimensional reconstruction of THz near-fields from a LiNbO$_3$ optical rectification source
本文提出利用二维近场电光成像定量表征LiNbO$_3$光整流源的单周期强场太赫兹脉冲，重建完整三维太赫兹近场，并展示通过控制泵浦脉冲定制相位前沿的方法。
2025-06-05 physics.optics
Hydrodynamic PIC analysis of THz generation by two color laser in various plasma gases
本研究通过柱坐标流体动力学结合PIC数值模拟，推导双色飞秒激光场驱动太赫兹发射的非线性光电流动力学，揭示场叠加不对称性对电流产生的核心作用，并分析气体成分等参数对辐射特性的影响。
2025-11-12 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Femtosecond pulse with THz repetition frequency based on strong coupling between quantum emitters and a plasmonic resonator
纳米级脉冲光在纳米集成光学中是非常需要的。在这篇文章中，我们通过量子发射体（QE）和等离子体共振器之间的强耦合获得了具有太赫兹重复频率的飞秒脉冲。我们的结构包括一个V型槽（VG）等离子体共振器和一个纳米线嵌入两个能级量子阱。通过半经典理论和数值模拟研究了入射光强和量子效率数密度对该混合系统传输响应的影响。研究发现，传输响应可以调制成脉冲形式。其原因是强耦合导致纳米线的输出功率表现为振荡形式，振荡的输出功率又导致谐振器中的场幅度随时间振荡。在纳米线中的等离子体谐振器和量子阱之间形成反馈系统。这为在等离子体激元系统中利用连续波输入产生重复频率为1000 MHz的窄脉冲激光提供了一种新的方法，在产生纳米尺度的光时钟信号方面具有潜在的应用价值。
2017-12-11 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
Enhancing terahertz generation from a two-color plasma using optical parametric amplifier waste light
我们的实验表明，太赫兹（THz）发射的等离子体，在空气中产生的双色激光脉冲（包含近红外频率及其二次谐波），可以通过增加一个800 nm的脉冲增强。我们观察到太赫兹电场的增强高达30倍。这为使用光学参量放大器（OPA）的研究人员提供了一种广泛使用的手段，通过简单地将OPA的剩余泵浦光束添加到等离子体产生光束来增加其THz产额。我们研究了双色光束和800 nm增强光束的功率对太赫兹电场增强因子的影响。利用光电流模型进行的数值计算与实验结果吻合得很好。
2018-07-27 physics.optics physics.plasm-ph
Efficient Tunable THz wave generation using spectral shaping in electro-optic combs
提出一种利用级联电光调制器进行混合幅度与相位调制以控制光谱的新方法，通过降低边带功率并集中能量，成功实现了0.897 THz间隔的高纯度太赫兹波高效产生。
2025-03-03 physics.app-ph physics.optics
THz ultrastrong light-matter coupling
具有超强光-物质相互作用的腔光子谐振器在半导体和超导系统中显示出操纵具有可控物理性质的腔量子电动力学基态的能力，引起了人们的极大兴趣。在这里，我们回顾了一系列的实验，旨在探测超强光-物质耦合制度，真空拉比分裂$Ω$是可比的裸跃迁频率$ω$。我们提出了一个新的平台，其中的二维电子气（2DEG）的朗道能级间跃迁强烈耦合到深亚波长分裂环谐振器的基本模式在毫米波范围内工作。记录高值的归一化光-物质耦合比$\fracΩω= 0.89$达到和系统出现高度可扩展到微波范围内。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dielectric cross-shaped resonator based metasurface for vortex beam generation in Mid-IR and THz wavelengths
超表面是包括亚波长间隔和亚波长尺寸的谐振器的二维（2D）阵列的工程化薄表面。超表面可以局部地操纵光的振幅、相位和偏振，具有高空间分辨率。在这项研究中，我们报告了专门为红外（IR）和太赫兹（THz）波长制造的涡旋光束生成超颖表面的数值和实验结果。所设计的超颖表面由具有空间变化长度的介电十字形谐振器的2D阵列组成，从而向入射光提供期望的空间变化相移。超颖表面被发现是不敏感的入射光的偏振。使用严格的时域有限差分（FDTD）分析计算的交叉谐振器的尺寸。利用两个工作在8.8~$μ$ m（IR）和0.78~THz（THz）的涡旋产生光学元件，通过对元谐振腔进行物理定标，实现了光谱可伸缩性。使用配备焦平面阵列（FPA）探测器的FTIR成像显微镜对在中红外光谱范围内产生的涡旋光束进行成像。该设计可用于有效的波前整形以及中红外光谱范围内的各种光学成像应用，其中需要偏振不敏感性。
2019-06-25 physics.app-ph physics.optics
Comparative Analysis of THz Signal Emission from SiO$_2$/CoFeB/Metal Heterostructures: Wideband and High-Frequency THz Signal Advantage of PtBi-based Emitter
本文比较了SiO$_2$/CoFeB/金属异质结的太赫兹发射特性，发现Pt层发射幅度最高，而PtBi基发射器具有更高的中心频率和更宽带宽，为宽带太赫兹发射器设计提供了新方向。
2023-07-05 physics.optics
Stepped-Frequency THz-wave Signal Generation From a Kerr Microresonator Soliton Comb
本文首次利用低噪声耗散Kerr微谐振腔孤子梳结合光学循环移频环路，产生约280 GHz步进频率THz信号，并通过实验实现4.15 GHz带宽。
2023-08-31 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
Integrated microwave acousto-optic frequency shifter on thin-film lithium niobate
提供光束偏转和光频移的电驱动声光器件具有从脉冲合成到外差检测的广泛应用。商业上可获得的声光调制器基于块体材料并且消耗瓦特的射频功率。在这里，我们展示了一个集成的3-GHz声光移频器的薄膜锂钛酸盐，具有超过30分贝的载波抑制。此外，我们展示了千兆赫兹间隔的光学频率梳具有超过200线在0.6太赫兹的光学带宽通过再循环的光在一个积极的频移环。我们的集成声光平台引领了片上光路由、隔离和微波信号处理的发展。
2020-05-07 physics.app-ph physics.optics
Invertible mapping between structured light and vector terahertz emission
Department of Physics, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)（基础科学高等研究院物理系）
本研究建立统一框架，通过半导体中超快光电流相干控制实现矢量太赫兹光束的生成与合成，提出逆向设计方法，为制备可控的可重构太赫兹源提供新途径。
2026-08-20 physics.optics
Self-starting harmonic frequency comb generation in a quantum cascade laser
光学频率梳在微波和光域之间建立了一个严格的相位相干链路，并在越来越多的应用中作为高精度工具出现。具有大模间间距的频率梳在微波光子学领域中用于射频任意波形合成和用于在未来无线通信网络中产生高频谱纯度的THz音调。我们首次在量子级联激光器中实现了具有太赫兹重复频率的自启动谐波频率梳产生。由于激光器中粒子数反转的时间调制，由数十个相邻腔模的抑制引起的大的模间间距起源于对增益的参数贡献。谐波梳的模式间隔被示出为均匀的中心频率的$5\times 10^{-12}$部分内使用多外差自检测。这种新的谐波梳态扩展了量子级联激光频率梳的应用范围。
2017-09-09 physics.optics
Broadband terahertz comb with sub-Hz comb linewidth
Jinan Institute of Quantum Technology（济南量子技术研究院）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息研究所）
本文提出了一种宽谱太赫兹梳，通过噪声抑制策略实现超窄线宽和高稳定性，适用于高分辨率分子光谱和精确计量。
2026-02-07 physics.app-ph 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
Spiral resonator referenced on-chip low noise microwave generation
提出基于氮化硅螺旋谐振器锁定双激光器并利用宽带集成电光梳分频的片上光子微波产生方案，在10 Hz–10 kHz偏移下实现平面芯片振荡器创纪录的低相位噪声。
2025-02-19 physics.app-ph physics.optics
Reflectance measurements of mm-wave absorbers using frequency-domain continuous wave THz spectroscopy
本文搭建了频域连续波太赫兹光谱测试平台，在100-500 GHz范围内系统测量了五种毫米波吸收体的反射特性，为CMB实验的光学负载抑制提供关键数据支持。
2024-07-07 astro-ph.IM physics.optics
Counting the Cycles of Light using a Self-Referenced Optical Microresonator
利用飞秒锁模激光频率梳将光学频率与射频相位相干地连接起来，从而能够对光的周期进行计数，并且是光学时钟、绝对频率合成、基础物理测试和改进的光谱学的基础。使用光学微谐振器频率梳在光学频率和微波频率之间建立相干链路将把光学频率合成和测量扩展到需要紧凑形状因子、片上集成和微波区域中的梳线间距的领域，包括相干电信、天体物理光谱仪校准或微波光子学。在这里，我们展示了微波光链路的微谐振器。在超高Q晶体微谐振器中使用时间耗散的单孤子状态，该晶体微谐振器在高度非线性光纤中加宽，产生自参考的光学频率梳，允许相位相干地将190 THz光学载波直接链接到14 GHz微波频率。我们的工作表明，精密的光频率测量可以实现紧凑的高Q值微谐振器。
2015-08-06 physics.optics
ZPAN: An Organic Nonlinear Optical Crystal for High Intensity THz Generation
Brigham Young University（杨百翰大学）
研究ZPAN有机非线性光学晶体，通过优化合成与生长方案，测定其在不同条件下的太赫兹产生特性，发现能产生特定光谱和电场强度的太赫兹光，且(010)面利于高功率激光系统，为太赫兹产生提供新晶体材料。
2026-07-16 physics.optics
Sensing with THz metamaterial absorbers
从微波到电磁波谱的光学部分的超材料完美吸收器由于其吸收电磁辐射的能力而被深入研究。超材料对光的完美吸收为面向应用的功能（如高效传感器和发射器）开辟了新的机会。我们提出了一种基于吸收体的太赫兹频率传感方案，并讨论了优化设计，以实现高频率和幅度的灵敏度。作为传感器的理想超材料吸收体的主要优点是吸收体共振频率的灵敏偏移以及共振振幅的急剧变化，这是由于分析物与处于共振理想吸收频率的电场和磁场的强相互作用。我们比较了完美的超材料吸收体的传感性能与其互补的结构设计和平面超表面具有相同的结构。对于这里的吸收体传感器获得的最佳FoM值是2.67，我们发现其显著高于相同的平面超材料谐振器设计。我们进一步表明，传感器的灵敏度取决于分析物的厚度与获得的最佳灵敏度值接近λ/4 n的厚度，λ是自由空间共振波长和n是分析物的折射率。由于几种材料在太赫兹频率下具有独特的光谱特征，因此超材料吸收体作为太赫兹光谱域中的传感器的应用将具有巨大的意义。
2014-08-16 physics.optics
Efficient broadband terahertz generation by above band-gap excitation of the pyroelectric ZnSnN2
研究发现 ZnSnN2 在带隙以上光激发下可通过超快热释电效应产生覆盖 1–30 THz 以上的高效宽带太赫兹辐射，性能媲美最佳自旋电子发射器。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spiraling light: Generating optical tornados
本研究利用单相位调制器件的空间复用技术生成了光学龙卷波，揭示了其角加速度的关键因素，并提出可生成在THz频率下旋转的动态扭曲光的双色方案。
2025-09-15 physics.optics
Nonlinear Terahertz Resonances from Ballistic Electron Funnelling
提出基于弹道电子漏斗效应的太赫兹二次谐波产生新机制，无需势垒即可整流，显著降低所需场强，为低场可调谐THz上转换提供实用途径。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Artificial Perfect Electric Conductor-Perfect Magnetic Conductor Anisotropic Metasurface for Generating Orbital Angular Momentum of Microwave with Nearly Perfect Conversion Efficiency
轨道角动量（OAM）是电磁学和量子力学基础研究中一个很有前途的自由度。OAM具有无限的状态空间，在增强经典和量子通信信道容量方面具有巨大的潜力。通过探索Pancharatnam-Berry相位概念和在具有空间变化取向的超颖表面中设计各向异性散射体，具有零OAM的平面波可以转换为携带非零OAM的涡旋光束。本文提出了两种新型的PEC（perfect electric conductor）-PMC（perfect magnetic conductor）各向异性超颖表面。一个是由方位连续的环路，另一个是由方位不连续的偶极子散射体。两种类型的超颖表面都安装在蘑菇型高阻抗表面上。与先前用于生成OAM的元表面设计相比，所提出的元表面设计实现了近乎完美的转换效率。由于消除了电场的垂直分量，连续超颖表面在近场区域显示出非常平滑的相位图案，这是由离散散射体组成的对流超颖表面所不能实现的。另一方面，具有离散偶极散射体的超颖表面显示出极大的灵活性以产生具有任意拓扑电荷的OAM。我们的工作对高性能OAM生成具有根本性和实际意义。
2016-02-15 physics.class-ph 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
Photonics-assisted microwave pulse detection and frequency measurement based on pulse replication and frequency-to-time mapping
提出了一种光子学辅助的微波脉冲探测和频率测量方案。该方法将未知微波脉冲转换到光域，然后注入光纤环路进行脉冲复制，从而更容易识别具有较大脉冲重复间隔（PRI）的微波脉冲，而基于受激布里渊散射的频率-时间映射（FTTM）方法则用于测量微波脉冲的载波频率。利用未知微波脉冲和连续波单频参考信号产生扫频光载波并进行调制，产生两个不同频率的扫频光信号，将两个扫频光信号合并作为探测波，探测固定布里渊增益谱。当光信号在光电探测器中被检测时，实现了FTTM，并且可以确定微波脉冲的频率。进行了实验。在210 μ m光纤环中，实现了脉冲重复频率为20 μs，脉冲宽度为1.20、1.00、0.85和0.65 μs的脉冲的复制和FTTM。在0.978 THz/s的扫频啁啾率下，单对脉冲和多对脉冲的测量误差分别小于{ \pm }12和{ \pm }5 MHz。研究了扫频啁啾率和脉宽对测量误差的影响。在一定程度上，扫频越快，频率测量误差越大。对于特定的扫频啁啾率，测量误差几乎不受待测脉冲宽度的影响。
2021-09-26 eess.SP physics.app-ph physics.optics
