Terahertz Oscillator Chips Backside-coupled to Unclad Microphotonics
太赫兹技术在很大程度上依赖于通过衬底向下辐射的平面片上天线，因此将这些天线与集成波导连接的有效手段是一个有吸引力的前景。我们提出了一种可行的方法，背面太赫兹振荡器芯片和宽带全本征硅介质波导之间的耦合。我们的研究采用共振隧穿二极管作为紧凑的双端电子太赫兹振荡器，和太赫兹波观察到从270 GHz到409 GHz。通过弯曲长度的硅波导获得该功率的事实验证了成功的背面耦合。
2022-06-16 physics.app-ph physics.optics
Intrinsic Frequency Limit of Direct Modulation of Resonant-Tunneling-Diode Terahertz Emitters and Effect of External Feedback Injection
共振隧穿二极管（RTD）太赫兹（THz）辐射源的输出功率可以通过类似于半导体激光器的偏置调制进行调制。这一特性对于太赫兹波在无线通信和雷达中的应用是有用的。在本文中，我们从理论上分析了调制频率依赖的RTD-THz振荡器的输出响应使用的等效电路。结果表明，RTD存在一个调制的固有截止频率，它与向振荡器提供调制信号的外部电路无关。该截止频率由RTD的电容除以振荡器的负微分电导减去损耗电导的绝对值给出的时间常数确定，并且对于典型的RTD-THz振荡器约为100 GHz。我们还分析了外反馈注入对调制特性的影响。如果调制频率的周期等于反馈的往返时间的整数倍，则在输出的调制响应中出现谷或峰，这取决于输出和反馈中的THz载波分量是同相还是异相。我们还讨论了通过短往返时间的反馈来提高截止频率的可能性。
2022-04-02 physics.app-ph
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
Broadband Two-Dimensional Far-Field Beam Profiling of Commercial CW Terahertz Photomixers from 0.2 to 1.5 THz
该研究利用二维光栅扫描系统表征四款商用PIN二极管太赫兹光混频器在0.2–1.5 THz的远场光束，提取发散、不对称性等定量指标，为透镜与封装优化提供依据。
2025-07-06 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
Electrically Pumped Terahertz Frequency Comb Based on Actively Mode-locked Resonant Tunneling Diode
Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出了一种基于主动模式锁 resonant tunneling diode 的电泵室温太赫兹频率梳，实现了宽带、紧凑且可调的太赫兹频率梳，适用于高速无线通信。
2025-11-26 physics.app-ph
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
Generation of sub-20-fs pulses from a graphene mode-locked laser
我们证明，据我们所知，最短的脉冲直接产生的日期从固体激光器，模式锁定与石墨烯可饱和吸收体（GSA）。在实验中，低阈值二极管泵浦的Cr ~（3+）：LiSAF激光器被用于850 nm附近。在由两个泵浦二极管提供的275 mW的泵浦功率下，Cr 3+：LiSAF激光器产生了接近变换极限的19 fs脉冲，平均输出功率为8.5 mW。重复频率约为107 MHz，对应的脉冲能量和峰值功率分别为79 pJ和4.2 kW。一旦用GSA启动锁模，就可以获得稳定的、不间断的飞秒脉冲产生。此外，该激光器的飞秒激光输出可在836 nm ~ 897 nm范围内调谐，脉冲宽度在80-190 fs范围内。我们进一步在激光器的整个腔稳定性范围内进行了详细的锁模启动测试，以验证脉冲产生确实是由GSA而不是克尔透镜锁模启动的。
2019-01-15 physics.app-ph physics.optics
Exceeding octave tunable Terahertz waves with zepto-second level timing noise
任何毫米波（mmW）源的频谱纯度在低噪声应用中都是最重要的。通过光混频的光学合成是这种毫米波的有吸引力的来源，由于其固有的制造成本或规格，其通常涉及具有接近单色性的窄线宽的昂贵的光谱纯激光器。在这里，我们报告了一种替代方案，用于提高廉价的半导体二极管激光器的光谱纯度，通过自注入锁定技术，通过相应的斯托克斯波从光纤布里渊腔表现出大大改善的相位噪声水平和大的波长可调谐性~1.8 nm。我们实现了一个系统，两个自注入二极管激光器在一个共同的布里渊腔，旨在在毫米波和太赫兹区域的差频产生。我们产生可调谐的亚毫米波（0.3和0.5太赫兹）波拍的自注入的两个波长的斯托克斯光上的单向行进的载波光电二极管和表征的噪声性能。亚毫米波的特点是在zepto秒（zs.Hz^-0.5）尺度上的极小定时噪声水平，优于现有技术的基于耗散克尔孤子的微谐振器设置，同时提供更宽的频率可调谐性。这些结果表明，毫米波源的一个可行的廉价的替代方案，旨在低噪声应用，具有实验室规模的足迹和机架安装的便携性，同时为芯片级光子集成铺平了道路。
2022-07-15 physics.app-ph physics.optics
Terahertz wireless communication at 560-GHz band using Kerr micro-resonator soliton comb
针对电子太赫兹发射器在6G面临的上限频率限制，本文利用基于克尔微谐振腔孤子微梳光混频的光子太赫兹发射器，在560-GHz频段实现了2-Gbit/s的无线通信，Q因子达3.4，满足前向纠错要求。
2023-01-25 physics.app-ph 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
Terahertz wave generation using a soliton microcomb
太赫兹或毫米波频带（300 GHz - 3 THz）在光谱上位于微波和红外线之间，并且在宽带无线通信、用于地球遥感的星载辐射计、天体物理学和成像中的应用引起了极大的兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。在这里，我们提出并证明了稳定的太赫兹波产生使用基于微谐振器的频率梳（微梳）。一个unitravelling-carrier光电二极管（UTC-PD）转换低噪声光孤子脉冲从微梳到太赫兹波在孤子的重复率（331 GHz）。使用自由振荡微梳时，太赫兹信号的阿伦偏差在1 s测量时间为4.5*10^-9，相位噪声在10 kHz（10 MHz）偏移频率下为-72 dBc/Hz（-118 dBc/Hz）。通过将重复频率锁定到内部氢脉泽，在平均时间为1 s和2000 s时，分别获得了9.6*10^-15和1.9*10^-17的环路分数频率稳定度，这受到脉泽参考信号的限制。此外，太赫兹信号被成功地用于执行花生太赫兹成像的原理验证演示。将单片集成的UTC-PD与片上微梳相结合，所展示的技术可以为实验室外应用的芯片级封装中的高度稳定的连续太赫兹波产生提供一条途径。特别是，这样的系统将是有用的高容量无线通信，光谱，成像，遥感和天体物理应用的紧凑型工具。
2019-08-30 physics.app-ph 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
Broadband Terahertz Quantum Cascade Laser Dual-Comb Sources with Off-Resonant Microwave Injection
宽带双梳光谱技术因其在光谱分辨率高、探测速度快等方面的独特优势而受到越来越多的关注，虽然双梳技术在红外波段已经相对成熟，但由于缺乏高性能的宽带太赫兹双梳光源，目前在太赫兹波段还没有商业化的实际应用。在太赫兹波段，电泵浦量子级联激光器（QCL）是双梳运转的理想选择。然而，自由运行的太赫兹QCL双梳源通常显示有限的光学带宽（$\sim$ 100-200 GHz）。谐振微波注入锁定技术通过在谐振腔往返频率处调制激光器驱动电流来展宽太赫兹准分子激光器的发射光谱，但由于谐振注入和非理想微波电路引起的较大相位噪声，使得该技术很难用于展宽双梳带宽。因此，获得能够充分利用激光增益带宽的宽带太赫兹双梳光源具有挑战性。在这里，我们采用了非谐振微波注入显着拓宽双梳带宽的太赫兹QCL双梳源发射约4.2太赫兹。在非谐振注入下，测量的光学双梳带宽从自由运行时的147 GHz展宽到$>$ 450 GHz。通过对滤波器和GaAs标准具的透射率测量，从实验上证明了双梳带宽的展宽。通过基于速率方程模型的简单数值分析，我们解释了在非谐振微波注入条件下，宽带双梳的工作是由于较宽的激射带宽和较高的相位匹配度。
2022-06-21 physics.app-ph physics.optics
Theoretical analysis of frequency variation tolerance between elements of RTD-THz oscillator arrays for mutual locking
Institute of Integrated Research, Institute of Science Tokyo（东京科学大学综合研究学院）
本文研究了RTD-THz振荡器阵列中元素间频率变化容忍度的理论分析，推导了维持相互锁定的频率变化范围，并探讨了1D和2D阵列中元素数量对容忍度的影响。
2025-12-04 physics.app-ph
SOI-based micro-mechanical terahertz detector operating at room-temperature
提出了一种制作在绝缘体上硅（SOI）衬底上的微机械太赫兹（THz）探测器。该设备是基于一个U形的悬臂梁微米大小，在其顶部的两个铝半波偶极子天线沉积。这产生在$\sim 2-3.5$ THz频率范围上延伸的吸收。由于硅和铝的热膨胀系数不同，所吸收的辐射引起悬臂的变形，该变形使用$1.5μ$ m激光二极管光学地读出。通过用振幅调制的2.5 THz量子级联激光器照射探测器，我们在室温和大气压下获得了悬臂梁基本机械弯曲模式的$\sim 1.5 \times 10^{8}$ pm/W的响应率。这在2.5THz下产生20 nW/Hz $^{1/2}$的噪声等效功率。最后，该模式的低机械品质因数允许约150 kHz带宽的宽频率响应，响应时间为$\sim 2.5μ$ s。
2022-04-11 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Electric Field Properties inside Central Gap of Dipole Micro/Nano Antennas Operating at 30 THz
本文研究了偶极微纳天线的几何变化对天线单极子间隙空间内电场特性的影响。间隙是金属-绝缘体-金属（MIM）整流二极管的界面，需要仔细优化，以便通过隧穿电流机制产生更好的电流。这种安排（天线+二极管或整流天线）被设计为在30太赫兹（THz）左右工作。
2017-08-31 physics.app-ph
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
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
Simple model for frequency response of a resonant tunneling diode caused by potential change of quantum well due to electron charge
本文提出一个基于隧穿导纳和电容的简单模型，用于分析电子电荷引起的量子阱势能变化对共振隧穿二极管负微分电导频率依赖性的影响，结果与Feiginov分析一致，并指出需纳入隧穿时间以实现全面分析。
2023-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Giant Resonant Reflection Gain from Injection-Induced Quenching in a Tunnel Diode
Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
本文在隧道二极管振荡器中通过弱射频注入实现同步诱导的相位局域化，获得高达83.1 dB的巨共振反射增益，并揭示其源于注入锁定对相位涨落的猝灭效应。
2026-09-18 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Tunable Terahertz Detection and Generation using FETs operating in the saturation regime
该研究通过实验与理论验证，发现工作在深饱和区的InGaAs/GaAs HEMT可在室温下实现可调谐的亚太赫兹/太赫兹探测、产生与激射效应，为相关技术发展提供新路径。
2025-08-04 cs.SY eess.SY physics.app-ph
