Ultrafast photocurrents in MoSe$_2$ probed by terahertz spectroscopy
我们利用太赫兹辐射光谱研究了典型的二维半导体过渡金属二硫属化物MoSe $_2$中的飞秒光电流动力学。我们确定了几种不同的机制产生太赫兹辐射响应于超短（$30\,$ fs）的光激发在双层（BL）和多层（ML）样品。在ML中，由于表面电场中光激发的载流子的漂移，面外电流产生皮秒时间尺度的THz辐射。BL发射由面内移位电流产生。最后，我们观察到的振荡约$23\,$太赫兹在从BL样品的发射。我们把振荡归因于两个激子态之间的量子拍频，能量分离为$\sim100\,$ meV。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Ultrafast Electron Temperature Dynamics in Spintronic Terahertz Emitters Studied by Optical-Pump Terahertz-Probe Spectroscopy
针对自旋电子太赫兹发射器（STEs）受光损伤阈值限制的问题，本文利用光泵浦太赫兹探测光谱在皮秒尺度测量其电子温度动力学，通过双温模型提取动态温度，为改善热管理、研究累积加热效应提供了方法。
2025-08-20 physics.optics
Population inversion and ultrafast terahertz nonlinearity of transient Dirac fermions in Cd$_3$As$_2$
该研究利用时间分辨光泵浦太赫兹谐波光谱揭示Cd$_3$As$_2$中瞬态粒子数反转对太赫兹驱动的强响应，并基于Boltzmann理论解释其高效三次谐波产生机制。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Terahertz emission from metal nanoparticles due to ultrafast heating
我们从理论上证明，超快加热的金属纳米粒子的激光脉冲应导致产生的相干太赫兹（THz）辐射的热再分布过程中。结果表明，飞秒激光脉冲作用后，电子温度随时间变化的梯度诱导了低频粒子极化，其特征时间尺度约为几分之一皮秒。在定向金属图案的情况下，可以通过改变单个颗粒的几何形状来控制THz脉冲波形。这封信中提出的产生机制可以用来解释最近的实验太赫兹产生的金属纳米粒子和纳米结构。
2017-12-21 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast electron dynamics in platinum and gold thin films driven by optical and terahertz fields
我们通过探测铂和金薄膜的瞬态光反射率，研究了太赫兹和光脉冲在铂和金薄膜中触发的超快电子动力学。铂膜对强太赫兹脉冲的响应类似于两种膜的光致动力学，并且可以通过双温度模型来描述。令人惊讶的是，金可以表现出小得多的太赫兹脉冲引起的反射率变化，并具有相反的符号。对于铂，我们估计一个20%以上的太赫兹驱动的动力学的电子-声子耦合相比，光诱导的，我们归因于一个额外的非热电子-声子耦合的贡献。我们解释了显着的响应金太赫兹辐射与场发射的电子由于福勒-诺德海姆隧穿过程中，在样品的厚度低于近场增强的结构渗透阈值是可能的。我们的研究结果提供了一个基本的洞察超快过程相关的现代电子和磁光应用。
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Light-driven Simultaneous Excitation of Coherent Terahertz Magnons and Phonons in Multiferroic BiFeO$_3$
飞秒激光在多铁性材料中的超快磁化开关在光子学和磁振子学中具有许多优势。控制光-物质相互作用的一个有效途径是调制高频超快相干磁振子和声子。自发拉曼光谱和红外光谱揭示了磁振子和光学声子在多铁性BiFeO 3在亚几太赫兹范围内的激发。然而，这种准粒子的相干控制尚未实现。在这项研究中，我们证明了线偏振激光脉冲同时激发相干磁振子的平面和平面气旋模式和光学声子的E模式在BiFeO 3。结合唯象理论的实验结果，通过考虑三个均匀分布的磁畴揭示了脉冲受激拉曼散射是负责在BiFeO 3相干磁振子和声子的产生。这些太赫兹磁振子和光学声子模式的观测为超快磁电光器件的发展铺平了道路。
2020-04-13 physics.app-ph physics.optics
Fiber-coupled Antennas for Ultrafast Coherent Terahertz Spectroscopy in Low Temperatures and High Magnetic Fields
为了测量相关电子材料在低温和高磁场下的高频复电导率，介绍了一种直接在现有直流和脉冲磁体的低温孔中进行相干时域太赫兹光谱的方法。微型光纤耦合太赫兹发射器和接收器的构造和证明工作低至1.5开尔文和高达17特斯拉，最终用于高场磁体。在热循环过程中保持光纤和天线之间的亚微米对准，在长光纤末端获得超快（${<200}$ ~fs）光选通脉冲，以及设计与低功率光选通脉冲良好工作的高效器件构成了该项目的主要技术挑战。给出了YBCO超导薄膜和高迁移率二维电子气的实验数据。
2002-04-04 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast TACOS -- Terahertz-Assisted Chiro-Optical Spectroscopy
本研究提出太赫兹辅助手性光学光谱TACOS，结合太赫兹与光学光谱优势，通过太赫兹脉冲诱导手性分子瞬态电子取向打破各向同性，利用非线性响应的对映体敏感性实现手性传感与操控，无需载波相位稳定或真空环境。
2024-06-20 physics.chem-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
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
Rigorous Signal Reconstruction in Terahertz Emission Spectroscopy
太赫兹（THz）发射光谱是一种强大的方法，它允许人们基于材料的THz发射来测量材料中极化、电流或磁化的超快动态。然而，该方法的实际实施可能具有挑战性，并且可能导致感兴趣的量的重建中的显著误差。在这里，我们从实验和理论上证明了一个严格的太赫兹发射光谱信号重建的方法，并描述了重建误差的主要实验和理论来源。我们确定的线性视线的太赫兹发射光谱仪的几何形状作为准确的，完全校准的太赫兹信号重建的最佳配置。作为一个例子，我们将我们的重建方法应用于超快太赫兹磁测量实验，在那里我们恢复了光激发铁膜中的超快磁化动力学，包括其时间形状和绝对幅度。
2021-07-17 physics.optics
Terahertz-Magnetic-Field Induced Ultrafast Faraday Rotation of Molecular Liquids
在存在磁场的情况下，光的偏振平面的旋转（称为法拉第旋转）是光的电磁性质的结果，并且已经被用于许多光学器件中。目前的努力旨在实现亚皮秒时间尺度上的超快法拉第旋转。因此，法拉第介质应该允许超快过程，通过该超快过程，在存在超短强磁场的情况下，光偏振旋转。我们满足这些标准，通过施加一个强烈的单周期太赫兹磁场简单的分子液体，并证明了旋转的偏振平面的光脉冲穿越液体上的亚皮秒的时间尺度。这种效应是由于太赫兹磁场的影响下的光致瞬时电极化的强度的偏转。解析的法拉第旋转与太赫兹磁场成线性关系，与分子极化率成二次关系。
2020-03-30 physics.chem-ph physics.optics
Watching charge separation in nanoantennas by ultrafast point-projection electron microscopy
观察电子在自然纳米长度和飞秒时间尺度上的运动是当代超快科学的一个基本目标和公开挑战。目前，光学技术和电子显微镜主要提供时空或空间分辨率，然而，与时空分辨率相结合的显微镜技术需要进一步发展。在这里，我们创建一个超快电子源等离子体纳米聚焦在尖锐的金锥，并实现在超快点投影电子显微镜这个源。该源用于光泵-电子探针实验，研究纳米等离子体天线的超快光电发射。我们发现，真正的空间运动的光发射电子和金属中的剩余空穴探测与20 nm的空间分辨率和25 fs的时间分辨率。这是一个迈向时间分辨显微镜的电子运动在纳米结构。
2018-01-20 physics.optics
Ultrafast tunable modulation of light polarization at terahertz frequencies
控制光的偏振是现代光学技术中最基本的环节之一。由于空间光调制器的光脉冲整形及其在控制量子反应途径中的潜力的展示，它为许多应用铺平了道路，如光电离过程的相干控制或太赫兹（THz）脉冲的偏振整形。在这里，我们证明了有效的非共振和非共线$χ^{(2)}$型光物质相互作用的飞秒偏振敏感的时间分辨光学测量。可见光与超短THz脉冲的这种非线性光学相互作用导致了LiNbO $_3$晶体中可见光偏振的THz调制。基于波传播方程的理论模拟捕捉了这种非线性效应背后的物理过程。除了观察到的可见光脉冲的可调谐偏振调制，在太赫兹材料的深度分布，这种物理现象可以设想。
2018-12-04 physics.app-ph physics.optics
Factors Affecting Terahertz Emission from InGaN Quantum Wells under Ultrafast Excitation
本文综述了InGaN量子阱中影响太赫兹发射的物理参数（阱宽、周期数、铟浓度）和实验参数（泵浦通量、激光能量、偏振角等），并通过与光致发光特性的比较揭示了太赫兹发射的起源。
2024-04-03 physics.app-ph physics.optics
Visualizing femtosecond dynamics with ultrafast electron probes through terahertz compression and time-stamping
在原子尺度上可视化超快动力学需要具有飞秒时间分辨率的时间分辨泵浦探测表征。对于具有完全相对论性电子束团探针的单次激发超快电子衍射（UED），现有技术受到可实现的电子束团长度、电荷和定时抖动的限制。我们提出了第一个实验演示泵浦探测UED与太赫兹驱动的压缩和时间戳，使UED探头前所未有的时间分辨率。该技术利用两个反向传播的准单周期太赫兹脉冲产生的两个OH-1有机晶体耦合到一个优化的太赫兹压缩机结构。光激发铋膜的超快动力学表现出改进的时间分辨率从178 fs下降到85 fs时，太赫兹压缩UED探头使用没有时间戳校正。此外，我们使用一种新型的时间戳技术来揭示太赫兹激发的单晶金薄膜动态响应中的瞬态振荡，这是标准UED以前无法实现的，实现了低至5 fs的时间戳时间分辨率。
2021-04-12 physics.acc-ph physics.optics
3D-Printed Photocathodes for Resonant, Terahertz-Field-Driven Ultrafast Electron Emission
超短光发射电子束可以在亚皮秒时间范围内提供高电子电流，从而能够以纳米级分辨率对超快物理过程进行时间分辨研究。非共振导电纳米尖端通常用于实现具有高亮度的纳米级光电子源。然而，这种发射器需要复杂的不可扩展的制造过程，其特征在于再现性差。平面谐振天线制造通过光刻最近已经研究，也是因为他们的优越的场增强性能。然而，来自这些结构的电子发射平行于衬底平面，这限制了它们作为电子源的实际应用。在这项工作中，我们提出了一种创新的平面外谐振纳米天线设计，用于通过高分辨率3D打印实现的场驱动光电发射。数值和实验证据表明，镀金，太赫兹共振纳米锥在其顶点提供大的局部电场，自动确保面外相干电子发射和加速。我们表明，共振结构可以方便地安排在一个阵列的形式，通过集体太赫兹响应的进一步显着的电子提取增强。值得注意的是，这种集体行为也可以被收获，以提高来自单个纳米源的光电发射。我们的方法为新一代光电阴极开辟了道路，这些光电阴极可以随意重复制造和设计，大大放宽了对强太赫兹驱动器的要求。
2020-10-22 physics.app-ph physics.optics
High-repetition-rate terahertz and ultraviolet radiation for high-throughput ultrafast electron diffraction
Max-Born-Institut（马克斯·玻恩研究所）
本文提出了一种基于Yb:KGW激光器的高重复率太赫兹和紫外辐射源，实现了高平均功率的非线性转换，适用于超快电子衍射和光谱研究。
2026-01-05 physics.optics
Terahertz All-Optical Modulation in a Silicon-Polymer Hybrid System
虽然千兆赫兹级的自由载流子调制器以前已经在硅中得到了证明，但由于硅的弱超快光学非线性，以太赫兹速度工作的强度调制器还没有报道。我们已经证明了在硅聚合物集成波导器件中光的强度调制，基于全光克尔效应-与四波混频中使用的超快效应相同。时域强度调制的直接测量是在10 GHz的速度。我们的实验表明，这种调制功能的超快机制，在光学频率通过光谱测量，并在超过1太赫兹的频率强度调制可以在这个设备中获得。通过将光学聚合物通过倏逝波耦合集成到高模限制硅波导，我们大大增加了交叉相位调制波导的有效非线性。高模式限制、多个集成光学元件和高非线性的组合产生了在与电信系统兼容的连续波功率水平下操作的全光学超快器件。尽管在消光方面远未达到商用射频光调制器标准，但这些器件是在硅中开发大规模集成超快光学逻辑的第一步，并且比先前报道的硅器件快两个数量级。
2006-06-28 physics.optics
Nanoscale mapping of ultrafast magnetization dynamics with femtosecond Lorentz microscopy
新的时间分辨成像技术的超快纳米磁化动力学的调查是必不可少的光控磁性的进一步发展。在这里，我们介绍飞秒洛伦兹显微镜，实现了低于100 nm的空间分辨率和700 fs的时间分辨率，这使得访问的瞬态激发态的自旋系统的飞秒时间尺度和随后的弛豫动力学。我们展示了这种技术的能力，通过时空映射的光致退磁的一个单一的磁涡旋结构，并定量提取光激发后的磁化场的演变。可调电子成像条件允许优化的空间分辨率或场灵敏度，使未来的调查超快内部动态的磁性拓扑缺陷的10纳米长度尺度。
2017-10-09 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Tracking ultrafast hot-electron diffusion in space and time by ultrafast thermo-modulation microscopy
金属对光的超快响应由涉及激发电子和声子相互作用的有趣的非平衡动力学控制。它们之间的耦合导致了超短时间尺度上的非线性扩散行为。在这里，我们使用扫描超快热调制显微镜图像的时空热电子扩散在一个薄的金膜。通过跟踪局部瞬态反射率与20 nm和0.25 ps的分辨率，我们揭示了两个不同的扩散制度，包括在最初的几皮秒光激发后的初始快速扩散，其次是约100倍，在较长的时间较慢的扩散。我们用一个全面的三维模型模拟了金薄膜的热光响应，并将其分为热电子和声子限制的热扩散两种机制。
2018-09-27 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
Terahertz Emission from Spintronic Stack Nanodecorated with Drop-Cast Core-Shell Plasmonic Nanoparticles
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
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
Broadband Magnetic-Manipulated Spintronic Terahertz Emitter with Arbitrarily Tunable Polarizations
太赫兹波偏振态的灵活控制对于太赫兹应用，特别是下一代片上功能太赫兹源的实现具有重要意义。然而，现有的太赫兹辐射源不能满足这种需求，因此需要新的机制和概念上的新的太赫兹源。在这里，我们展示了一个磁场控制，高效率，低成本，和宽带太赫兹源与灵活的开关太赫兹偏振态的铁磁异质结构驱动的飞秒激光脉冲。我们验证了所产生的椭圆太赫兹波的手征性，方位角和椭圆率可以独立地操纵通过巧妙地工程的外部施加的磁场通过有效地操纵光致自旋电流。这种基于超快光磁相互作用的、磁场控制的、宽带可调谐的、集成了太赫兹偏振可调谐功能的固态太赫兹源不仅能够揭示飞秒自旋动力学的物理机制，而且证明了实现新型片上太赫兹功能器件的可行性，推动了控制基本分子旋转、声子振动、自旋进动、高速太赫兹通信以及加速超快太赫兹光自旋电子学的发展。
2018-09-27 physics.optics
Ultrafast Terahertz and Optical Spectroscopy under Synergetic Extreme Conditions
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院紫江研究院）；International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料科学中心）
本文介绍了在协同极端条件用户设施中开发的超快光谱平台，通过集成强场脉冲与低温、强磁场、高压等极端环境，研究复杂材料中的低能集体模式和非平衡态。
2026-06-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con 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
Sub 100-ps dynamics of the anomalous Hall effect at THz frequencies
本文报道了用太赫兹时域光谱技术测量的4f 3d金属合金中的反常霍尔效应。所观察到的太赫兹自旋相关的传输现象的强度是在良好的协议与预期的基础上电子输运测量。利用这种效应，我们成功地揭示了GdFeCo合金中伴随着亚100皮秒光致磁化反转的反常霍尔效应的超快动力学。实验表明，在太赫兹频率的自旋电子器件磁和超快控制电流的能力。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Laser-driven few-cycle Terahertz sources with high average power
本文综述了基于高功率铒激光驱动的宽频带太赫兹源的发展，探讨了其在高平均功率太赫兹时域光谱学中的应用前景与挑战。
2025-07-15 physics.optics
Hyperspectral terahertz microscopy via nonlinear ghost imaging
我们通过实验证明了时间分辨非线性鬼成像及其在难以访问的波长区域（如太赫兹域）执行高光谱成像的能力。我们通过结合非线性二次稀疏生成和傅立叶平面中的非线性检测来操作。我们证明，传统的时间片方法是容易在近场成像由于时空耦合，这是克服了我们的技术的基本限制。作为我们的实现的概念验证，我们表明，我们可以提供实验访问高光谱图像完全无法恢复，通过标准的固定时间的方法。
2019-10-24 physics.ins-det physics.optics
High-temporal-resolution electron microscopy for imaging ultrafast electron dynamics
超快电子显微镜（UEM）已被证明是一种有效的桌面技术，用于在原子运动的时间尺度上以亚粒子空间分辨率成像物质的时间演化动力学。然而，实时成像电子动力学的更快运动仍然遥不可及。在这里，我们证明了超过一个数量级（16倍）的增强，在典型的时间分辨率的UEM产生隔离的30 fs的电子脉冲，加速在200千电子伏，通过光选通的方法，具有足够的强度，有效地探测物质的电子动力学。此外，我们调查的可行性阿秒光学门控产生孤立的亚飞秒电子脉冲，达到所需的时间分辨率，在电子显微镜建立Attomicroscopy，使电子运动的成像中的行为。
2017-05-29 physics.optics
A two-dimensional space-time terahertz memory in bulk SrTiO3
铁电材料提供了前所未有的超快响应，并且对于在电磁场影响下开发新的可极化介质具有极大的兴趣。最近的研究工作已经证明了光激发和强太赫兹（THz）脉冲在诱导极性顺序和揭示一个隐藏的相变在SrTiO 3（STO），分别的作用。在这里，我们表明，在室温下的STO晶体的表面作为超快传感器，使亚皮秒开关通过克尔效应和多ps记录的极性太赫兹强度的空间分辨率低于衍射极限，通过偶极排列弛豫。STO传感器实现的对比灵敏度和空间分辨率明显优于基于线性Pockels效应的当今近场THz传感器，更重要的是，它能够保持几皮秒的偏振，为构建超快时空THz存储器的新策略打开了大门。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatiotemporal Terahertz Emission Nanoscopy of Spintronic Photocurrents
RPTU Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨理工学院）；Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM（弗劳恩霍夫工业数学研究所）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新学院）；School of Electronic and Information Engineering, Beihang University（北京航空航天大学电子与信息工程学院）；School of Engineering, Brown University（布朗大学工程学院）；University of Lille, CNRS, Centrale Lille, Université Polytechnique Hauts-de-France（里尔大学、法国国家科学研究中心、中央里尔理工学院、上法兰西高等工业大学联合实验室）；Zhangjiang Laboratory（张江实验室）
利用扫描探针显微镜对光激发光纤耦合自旋电子太赫兹发射器进行时空太赫兹发射纳米成像，揭示了面内自旋驱动电荷电流产生的面外电场导致的近场太赫兹信号偶极空间演化，为纳米尺度耦合电荷与自旋动力学的全矢量时空映射提供了新方法。
2026-06-25 physics.optics
Nonlinear two-dimensional terahertz photon echo and rotational spectroscopy in the gas phase
超快二维光谱学利用相关的多个光-物质相互作用来检索可能隐藏在线性光谱下的动态特征。它的延伸到太赫兹制度的电磁波谱，其中的丰富多样的材料自由度驻留，仍然是一个实验的挑战。在这里，我们报告超快二维太赫兹光谱的气相分子转子在室温下。利用时延太赫兹脉冲对，我们观察到光子回波和其他非线性信号所产生的分子偶极取向诱导的三个太赫兹场偶极子相互作用。非线性时域取向信号被映射到二维旋转谱的频域，揭示了J态分辨的非线性旋转动力学。该方法可以直接观察相关的旋转跃迁，并可能揭示在地面电子和振动状态的旋转耦合和弛豫途径。
2016-06-08 physics.atom-ph physics.optics
Nonrelativistic and nonmagnetic control of terahertz charge currents via electrical anisotropy in RuO2 and IrO2
本文提出利用RuO2和IrO2导电氧化物的电各向异性，以非相对论性、非磁性方式将光激发电荷电流偏转为横向电流，从而实现高效宽带太赫兹辐射，克服了传统自旋-电荷转换机制需外磁场且效率低的问题。
2023-04-03 physics.optics
Ultrafast photothermoelectric effect in Dirac semimetallic Cd3As2 revealed by terahertz emission
拓扑半金属材料是一种性能优良的热电材料，热电性是其重要的潜在应用之一，因此拓扑半金属材料的热电效应引起了人们极大的兴趣。本文通过研究Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电流产生的太赫兹辐射，揭示了Dirac半金属Cd_3As_2的瞬态光电热响应，即光塞贝克效应和光能斯特效应。我们的激发偏振和功率依赖性证实了所观察到的太赫兹辐射是由于光电效应，而不是其他非线性光学效应。此外，当施加弱磁场（~0.4 T）时，响应清楚地表明与光塞贝克效应相比，瞬态光热电电流产生的数量级增强。这种增强支持的光能斯特电流产生在Cd 3As 2的双极运输性质。这些结果突出了基于能斯特效应的拓扑狄拉克半金属可以实现热电性能的增强，并且我们的瞬态研究为适用于非平衡态问题的高场环境的热电器件铺平了道路。由于高效的光电转换，大的THz发射通过光整流和光致伸缩效应与传统的半导体相媲美。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A Hidden Quantum Paraelectric Phase in SrTiO3 Induced by Terahertz Field
本文报道了SrTiO3在强太赫兹激发下经历从量子顺电相到铁电相、再在约500 kV/cm以上重入隐藏量子顺电相的超快相变，并通过第一性原理计算将其机制归因于极性软模多个相干激发本征态的叠加。
2024-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz Microscopy Through Complex Media
本研究针对散射介质中宽带场操控的挑战，结合太赫兹时域光谱的瞬时散射场获取与鬼成像的稀疏激发，通过实验验证了全宽带时域太赫兹方法可穿过散射介质重建一维物体特征，为散射功能化提供了新建模思路。
2024-12-12 physics.optics
Magneto-photonic phenomena at terahertz frequencies
本文主要研究了磁太赫兹现象。这项工作最初是作为X射线激光科学（SwissFEL）的支持研究。X射线激光器最近引起了人们的极大关注，因为它是一种前所未有的超快尺度科学研究工具。为了回答这个基本问题，我们使用耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert Maxwell模型进行了原始的数值模拟。...这些需求是本文第二部分进行实验的动机。为了塑造太赫兹脉冲，....关于场强，我们采用了两种方法。第一个涉及纳米缝阵列的场增强。我们设计了一个亚波长结构，其特点是同时高场增强和高传输在太赫兹频率，以适应非线性源。第二种方法依赖于通过增加泵浦波长来放大激光诱导等离子体的产生。数值计算也引起了我们的注意，线性磁太赫兹效应的重要性。特别是，模拟表明，超快动力学可能导致触发太赫兹脉冲的偏振平面的显着旋转。基于这一发现，我们在论文的最后一部分集中讨论了线性效应。我们进行了三项原创性研究，首次展示了宽带非互易太赫兹相位延迟器，太赫兹磁调制器和非互易太赫兹隔离器。在前两个实验中，我们将磁性液体（铁磁流体）的独特性质扩展到太赫兹范围。在后一个实验中，我们使用了一个永磁体（铁氧体），实验显示完全隔离（单向传输）的太赫兹波。
2014-04-14 physics.optics
Ultrafast 4D scanning transmission electron microscopy for imaging of localized optical fields
本研究研发出无需电子光谱滤波的超快4D扫描透射电子显微镜，可成像光学近场横向分量，实现21nm分辨率下钨纳米尖端近场积分洛伦兹力与光学驻波有质动力势的成像，为纳米局域光场瞬态成像提供新手段。
2025-09-03 physics.ins-det physics.optics
Terahertz-induced second-harmonic generation in quantum paraelectrics: hot-phonon effect
提出包含热声子效应的温度依赖动态模型，模拟超快太赫兹激发下软模行为，证明量子顺电体中的非振荡SHG响应源于热声子效应，而非瞬态铁电序。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Chiral terahertz wave emission from the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种具有独特手性和自旋织构的手性费米子。这些手征费米子的光激发可以引起奇异载流子响应，从而导致新的光学现象。在这里，我们发现了强大的相干手性太赫兹发射外尔半金属钽，并展示了前所未有的操纵其偏振在飞秒时间尺度上。这种偏振控制是通过由圆形或线性光电流效应产生的巨大的超快光电流来实现的。我们揭示了手征超快光电流的产生是由于外尔费米子从外尔带激发到高激发带时，带速发生了很大的变化。光电流产生在接近1.5 eV的近红外频率范围内最大化。我们的发现为使用量子材料创建手性光子源提供了一个全新的设计概念，并为使用Weyl物理开发超快光电子学开辟了新的机会。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization
我们展示了快速成像的基础上四波混频（FWM）通过评估先进材料的质量，通过测量其非线性响应，激子退相，激子寿命。我们使用WSe $_2$单层生长的化学气相沉积作为一个典型的例子来证明这些能力。通过比较，我们表明，提取材料参数，如四波混频强度，退相时间，激发态寿命，和暗/局域态的分布允许一个更准确的评估样品的质量比目前流行的技术，包括白光显微镜和线性微反射光谱。我们进一步讨论了未来的改进超快四波混频技术通过建模的鲁棒性指数衰减适合不同的采样点间距。在室温下实时采用超快非线性成像具有快速原位样品表征先进材料及其他材料的潜力。
2022-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory and particle tracking simulations of a resonant radiofrequency deflection cavity in TM$_{110}$ mode for ultrafast electron microscopy
本文对TM $_{110}$模的共振射频偏转腔作为超快电子显微镜的动态光学元件进行了理论描述。我们首先推导了理想药盒腔的光学传输矩阵，并使用Courant-Snyder形式计算了高斯分布电子通过腔的6D相空间传输。我们推导出封闭的，解析表达式的横向发射度和能量扩散的电子分布的增加。我们证明，对于光束聚焦在腔中心的特殊情况下，可以保持高质量光束的低发射度和低能量扩散，这允许高重复率，超快电子显微镜与100 fs的时间分辨率结合高端TEM的原子分辨率。这证实了带电粒子跟踪模拟使用一个现实的腔体几何形状，包括在腔体入口和出口孔的边缘场。
2017-11-06 physics.acc-ph physics.optics
Terahertz magnetic field enhancement in an asymmetric spiral metamaterial
我们使用有限元模拟在频域和时域研究的太赫兹谐振特性的超材料（MM）包括一个螺旋连接到一个直臂。MM作为一个RLC电路，其谐振频率可以精确地调谐通过改变螺旋的特征几何参数：内，外半径，宽度和匝数。我们提供了一个简单的分析模型，使用这些几何参数作为输入，给出准确的估计的谐振频率。有限元模拟表明，由于直臂，线性偏振太赫兹辐射有效地耦合到MM，在螺旋中感应电流，这又在螺旋中心感应共振磁场增强。我们观察到一个大的（约20倍）和均匀的（在一个区域的$\sim 10~μm^{2}$）增强的磁场的窄带太赫兹辐射与频率匹配的谐振频率的MM。当一个宽带，单周期的太赫兹脉冲传播向超材料，所产生的带通波形的峰值磁场仍然保持6倍的增强相比，峰值撞击场。使用现有的基于激光的太赫兹源，我们的超材料设计允许在几皮秒的时间尺度上产生2 T量级的磁场，从而能够在桌面实验中研究非线性超快自旋动力学。此外，我们的MM可以实现产生强烈的近场窄带，多周期的电磁场，研究凝聚态物质中的通用超快共振太赫兹动力学。
2018-06-26 physics.optics
Chip-scale terahertz frequency combs through integrated intersubband polariton bleaching
量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。它们的大光谱带宽、高输出功率和量子限制线宽使得通过腔内四波混频实现主动锁模和被动产生光学频率梳（FCs）的THz脉冲的实现变得容易，但操作条件受到限制。在这里，我们设想了一个集成的架构，用于产生高功率（10 mW）太赫兹FC包括超快太赫兹极化激元反射器，利用子带间腔极化激元，和宽带（2.3-3.8太赫兹）异质太赫兹QCL。量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。通过调整群延迟色散在一个完整的几何形状，通过利用光诱导漂白的子带间的太赫兹极化激元，我们展示了光谱整形的QCL发射和稳定的FC操作的操作动态范围高达38%，其特征在于一个单一的和狭窄的（下至700 Hz）的模间拍音。我们的概念为基于超快极化激元动力学的新一代紧凑型，高性价比，电驱动芯片级FC源提供了设计指南，为产生锁模THz微激光器铺平了道路，这将对超快科学，数据存储，高速通信和光谱学的广泛应用产生重大影响。
2021-05-17 physics.optics
Terahertz frequency conversion at plasma-induced time boundary
该研究通过实验与理论分析飞秒激光产生的等离子体超快时间边界，揭示宽带太赫兹波的红移、蓝移及振幅变化机制，凸显时间边界在频谱工程中的优势。
2025-07-28 physics.optics physics.plasm-ph
Asymmetric-detection time-stretch optical microscopy (ATOM) for ultrafast high-contrast cellular imaging in flow
在光学显微镜中加速成像速度通常是以牺牲图像对比度、图像分辨率和检测灵敏度为代价来实现的，这是推进高速和高通量细胞成像的常见困境。我们在这里展示了一种新的成像方法，称为不对称检测时间拉伸光学显微镜（ATOM），它可以提供超快无标记高对比度流动成像，具有良好的细胞形态分辨率和在线光学图像放大，以克服高速成像灵敏度的损害。我们表明，ATOM可以分别揭示增强的相位梯度和吸收对比度的微流体活细胞成像在高达~10 m/s的流速，对应于~ 100，000细胞/秒的成像吞吐量。因此，ATOM可以成为满足细胞分析中嵌入光学显微镜的迫切需求的支持平台，例如成像流式细胞术-允许高通量访问单个细胞的形态信息，同时获得标准分析中获得的众多参数。
2013-09-22 physics.med-ph physics.optics
Intrinsic temporal and spectral mixing in time-resolved terahertz spectroscopy
McGill University（麦吉尔大学）
研究揭示了时间分辨太赫兹光谱中固有时间频混合效应，通过SnSe材料实验和模拟验证其系统性起源，为高时间分辨率光泵太赫兹探测光谱提供了新的理解。
2026-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Transient lensing from a photoemitted electron gas imaged by ultrafast electron microscopy
理解和控制超快非平衡载流子动力学在（量子）科学和技术的不同领域具有根本重要性。在这里，我们创造了一个三维的热电子气通过双光子光电子发射从铜表面在真空中。我们使用超快电子显微镜记录皮秒-纳秒时间尺度上的后续电子动力学的电影。在一个提示库仑爆炸后，随后的动力学的特点是由一个快速的扁圆形到扁长形的电子气体的形状转换，并异常周期性和长寿命的电子回旋振荡内的磁场的物镜。在这种情况下，振荡电子的集体行为导致瞬态的平均场透镜效应和图像中的显著失真。我们推导出一个随时间变化的电子-气体透镜的焦距的解析表达式，并进行数值电子动力学和探针图像模拟，以确定库仑自场和图像电荷的作用。这项工作铺平了道路回旋振荡内的二维电子气体材料的直接可视化和电子/等离子体的动力学和性质，可以有利于高亮度电子和X射线源的发展的阐明。
2020-01-06 physics.optics physics.plasm-ph
Terahertz non-label subwavelength imaging with composite photonics-plasmonics structured illumination
受到结构照明显微镜在亚波长成像中的能力的启发，许多研究人员致力于研究这种方法。然而，由于传统的结构照明场的自由传播特性，分辨率最多只能提高两倍，相比于反射有限显微镜。此外，以往的研究大多依赖于非相干光源，仅限于荧光样品。提出了一种基于太赫兹行波和等离子体激元照明的亚波长无荧光成像方法。与金属光栅一起激发，欺骗表面等离子体激元被用作等离子体激元照明。当捕获具有SSP照明的散射波时，样品的高阶空间频率分量已经被编码成可获得的低阶空间频率分量。然后，总结了一种算法，以移动调制SF分量到它们的实际位置在傅立叶域中。以这种方式，引入携带精细信息的高阶SF分量以重建期望的成像，导致分辨率提高到0.12 λ。令人鼓舞的是，可以通过调谐SSP的工作频率来进一步增强分辨率。这种方法在太赫兹非荧光显微镜和弱散射样品检测中有着重要的应用前景。
2021-06-19 physics.optics physics.plasm-ph
