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
Tunable narrowband THz generation in the organic crystal BNA
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构动力学研究所）；University of Oxford（牛津大学）
本研究扩展啁啾与延迟方法，在有机晶体BNA中实现共线相位匹配差频产生，利用钛蓝宝石基频产生0.25-2.1太赫兹可调谐窄带脉冲，抑制多光子吸收并延长晶体寿命。
2025-10-25 physics.optics
Strong Coupling of Light to Collective Terahertz Vibrations in Organic Materials
几年前，研究表明有机分子中的电子跃迁与共振光子结构之间的强耦合可以改变分子的电子结构并影响其化学行为。从那时起，这个新概念已经发展成为一个新的领域，称为极化激元化学，它采用强耦合作为控制材料性质和分子化学的新工具。这一领域进展的一个重要因素是最近证明了分子振动与中红外共振器的强耦合，这使得能够修改在材料的电子基态发生的化学过程。在这里，我们证明了第一次强耦合与集体，分子间振动发生在太赫兹频率区域的有机材料。使用一个可调的，开放的腔的几何形状，我们测量的时间演变和观察相干拉比振荡，对应于分裂的68 GHz和接近的超强耦合制度。这些结果将强烈的光-物质耦合纳入一类新材料，包括聚合物，蛋白质和其他有机材料，其中集体，空间扩展的自由度参与动力学。
2019-01-23 physics.optics quant-ph
Data Mining for Terahertz Generation Crystals
我们展示了一个数据挖掘的方法来发现和开发新的有机非线性光学晶体，产生强脉冲的太赫兹辐射。我们挖掘剑桥结构数据库的非中心对称材料，并使用此结构数据与密度泛函理论计算串联预测新材料，有效地产生太赫兹辐射。这使我们能够（在相对较短的时间内）发现，合成和生长四种有前途的材料的大，高质量的晶体，并表征它们的强度太赫兹产生。与目前最先进的有机太赫兹晶体相比，这些新材料表现出色。这些新型太赫兹发生器的发现和表征验证了数据挖掘与密度泛函理论计算相结合的方法，以预测高性能有机材料的性能，可能用于许多令人兴奋的应用。
2021-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Comprehensive Characterization of Terahertz Generation with the Organic Crystal BNA
研究了N-苄基-2-甲基-4-硝基苯胺（BNA）晶体的太赫兹（THz）产生特性，晶体厚度为123-700 μm。我们比较使用800 nm和1250至1500 nm波长的激发。如果BNA晶体足够薄，则用800 nm波长和更长的近红外波长泵浦BNA可以产生宽光谱，使用100 fs泵浦可以产生高达6 THz的光谱。使用800 nm泵浦产生宽光谱需要约200 μm或更薄的晶体，而使用更长波长产生宽带THz需要约300 μm厚的晶体。我们报告了我们的BNA晶体的有利的太赫兹产生和光学特性，使它们有吸引力的宽带，高场太赫兹产生，我们还发现显着差异，BNA结果在其他作品中报道。
2020-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz brightness at the extreme: demonstration of 5 GV/m, 17 T low frequency λ3 terahertz bullet
光源的亮度定义了它对科学中非线性现象的适用性。由于与单周期太赫兹脉冲相关联的宽带宽和长波长以及由于缺乏太赫兹波前校正器，被限制在衍射受限光斑尺寸的明亮低频太赫兹（< 5THz）辐射是目前的障碍。在这里，使用目前的技术系统，我们采用了一个新的概念太赫兹波阵面操纵和聚焦优化。我们证明了太赫兹能量的时空限制在其物理极限的最小可能的三维光子弹体积的λ立方。这导致了一个新的非常明亮的太赫兹辐射的制度，达到40 PW/m2的强度。所提出的工作集中在子5太赫兹范围内使用小口径有机晶体DSTMS和OH 1。所获得的峰值场高达5 GV/m和17特斯拉的数量级高于任何报告的单周期场振荡在整个太赫兹范围内从基于激光的系统和超越大型加速器系统。所提出的结果预计将有很大的影响，未来的非线性太赫兹应用在不同的科学学科。
2014-07-07 physics.optics
High-Dynamic Range Broadband Terahertz Time-Domain Spectrometer Based on Organic Crystal MNA
该研究提出一种基于有机晶体MNA的高功率宽带太赫兹时域光谱仪，利用1036 nm激光脉冲实现高达11 mW平均功率和超过9 THz带宽，并验证了其在高动态范围超宽带太赫兹光谱学中的应用潜力。
2024-12-20 hep-ex physics.optics
Intense THz source based on BNA organic crystal pumped at Ti:Sapphire wavelength
报道了用传统的钛宝石（Ti：Sa）放大器直接泵浦有机晶体N-苄基-2-甲基-4-硝基苯胺（BNA）产生的高能量太赫兹光脉冲。当泵浦激光脉冲宽度为50 fs，中心波长为800 nm时，该简单方案的光-太赫兹转换效率为0.25%。产生的辐射频率在0.2和3 THz之间。我们测量了损伤阈值以及转换效率对泵浦能量密度、泵浦波长和脉冲宽度的依赖性。
2016-02-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Responsivity Calibration of Pyroelectric Terahertz Detectors
在过去的十年中，太赫兹辐射源取得了重大进展，使毫瓦太赫兹功率水平在连续波和脉冲操作中都可以达到。这种高功率太赫兹辐射源避免了对低温冷却的太赫兹探测器（诸如半导体测辐射热计）的需要，并且需要新型的校准的室温太赫兹探测器。在各种类型的室温太赫兹探测器中，热释电探测器是使用最广泛的探测器之一，其可以提供宽的动态范围，宽的检测带宽和高灵敏度水平。在这篇文章中，我们描述了一个商业上可用的热释电探测器（光谱探测器公司，SPI-A-65太赫兹），它采用了5毫米直径的钽酸锂探测器与有机太赫兹吸收涂层的校准过程。
2014-12-22 physics.ins-det physics.optics
Mask Responses for Single-Pixel Terahertz Imaging
太赫兹（THz）辐射是指在0.1 THz（3 mm）至10 THz（30 mu）范围内的电磁辐射，其独特的优点是容易穿透许多障碍物，同时由于其是非电离的，对有机组织无害。该领域的缺点是具有>1k像素的高灵敏度检测器阵列相应THz相机的有限可用性。为了克服太赫兹域的成像限制，压缩成像与光学可控的太赫兹空间光调制器相结合是一种有前途的方法，特别是当用于单像素成像模式时。这种方法的成像保真度、性能和速度关键取决于成像过程中使用的成像图案（也称为掩模）及其属性。因此，在本文中，它是研究如何重建后的图像质量是具体影响不同的掩模类型和它们的属性在压缩成像模式。该评估得出了在太赫兹单像素成像设置中使用的具体准则，相应的太赫兹单像素相机采用光学可控的太赫兹空间光调制器。作为展望，建议的方法，建立在本文中提出的结果，并扩展所讨论的优点，以改善压缩成像设置适合于远离安全成像应用又名单像素探测器身体扫描仪。
2017-10-23 physics.optics
Multi-octave spectrally tunable strong-field Terahertz laser
理想的激光源，为新兴的研究领域的非线性太赫兹（THz）光谱应提供辐射具有很大的通用性，并提供超高强度的多倍频程跨越单周期脉冲和用户可选的多周期脉冲在窄线宽。缺乏这样的桌面源阻碍了许多THz学科的发展，包括成像，非线性光子学和光谱学，凝聚态物质和量子系统的选择性非平衡激发。在这里，我们介绍了一个高度通用的桌面太赫兹激光平台，提供单周期GV/m瞬态以及光谱窄脉冲可调的带宽和中心频率在5个倍频程与数百MV/m的场强。紧凑的计划是基于在有机晶体中的时间调制的激光束的光学整流。它允许通过直接改变驱动激光器的调制周期来选择从1到>50的THz振荡周期和从0.5到7 THz的中心频率调谐范围。太赫兹源的多功能性通过提供宽带5倍频程跨越频谱以及在全光整流相位匹配频带上可调谐的频谱窄线来证明，该频带具有最小宽度dv=30 GHz，对应于dE=0.13 meV和λ ^-1=1.1 cm-1。所提出的桌面源显示出类似于甚至超越大规模THz电子加速器设施的性能，但在超低定时抖动下提供了多功能多色和先进的飞秒泵浦探测机会。
2016-08-18 physics.optics
Intense multi-octave supercontinuum pulses from an organic emitter covering the entire THz frequency gap
在太赫兹（THz）技术中，长期存在的挑战之一是形成覆盖难以访问的1-15 THz频率范围（所谓的THz间隙）的强脉冲。该频带位于电子（<1 THz）和光学（>15 THz）可访问的光谱之间，具有一系列重要的集体模式和分子指纹，这些模式和分子指纹不能被目前的THz源完全访问。虽然目前的高能量THz源被限制在0.1- 4THz，但是利用强THz脉冲对整个THz间隙的可访问性将大大拓宽THz应用，如更高分辨率的活细胞成像、癌症诊断、对物质和光的共振和非共振控制、强场诱导的催化反应、场诱导的瞬态的形成以及爆炸物的非接触检测。在这里，我们提出了一种新的，一体化的解决方案，用于产生和定制具有稳定绝对相位的极其强大的超连续太赫兹脉冲，并覆盖整个太赫兹间隙（0.1-15太赫兹），因此超过7个倍频程。我们的方法将太赫兹光子学的范围扩展到以前无法到达的强烈源的频率范围。
2014-07-26 physics.optics
Nonlinear terahertz-wave radiation generated by mid-infrared dual-chirped optical parametric amplification femtosecond pulse laser excitation
我们证明了一个有效的程序太赫兹波辐射产生的非线性波长转换方法，使用中红外泵浦源。采用3.3 μm双啁啾光参量放大光源和1.5 μm光纤激光器进行了能量转换效率的比较。实验中使用了非线性无机和有机晶体，对于极化的锂酸盐晶体，3.3 μm和1.5 μm光源的效率分别为1.3*10^-4和5.6*10^-12。我们证实了非线性晶体可以通过使用中红外光源以太瓦/厘米^2级泵浦，这减少了一些不期望的非线性光学效应。
2021-02-17 physics.app-ph 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
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
Predicting THz Generation Capability of Organic Crystals through Data Mining and Crystal Nonlinearity Models
Brigham Young University（杨百翰大学）
该研究通过数据挖掘结合DFT计算与非线性模型，预测有机晶体的太赫兹产生能力，筛选出性能优于现有材料的候选晶体，提出应采用综合方法评估单晶非线性光学性质。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Toward a terahertz-driven electron gun
凝聚态物理学家需要具有keV能量和eV能量扩展的飞秒电子束来解决碳纳米管，分子结构，有机盐和电荷密度波材料中的状态转换。这些半相对论电子源不仅对超快电子衍射感兴趣，而且对电子能量损失谱和作为X射线自由电子激光的种子也感兴趣。到目前为止，超快电子枪的输出能量扩展（因此脉冲持续时间）受到发射器表面处可实现的电场的限制，该电场对于DC枪为10 MV/m，对于RF枪为200 MV/m。单周期THz电子枪提供了不仅实现GV/m表面电场而且还具有相对低的THz脉冲能量的独特机会，因为单周期变换限制波形是实现强电场的最有效方式。在这里，从一个平坦的铜光电阴极的50 fC的电子聚束从静止加速到几十eV的微焦耳太赫兹脉冲的峰值电场为72 MV/m，在1 kHz的重复率。我们表明，缩放到容易获得的GV/m太赫兹场制度将转化为~100 keV的单能电子束。
2015-03-23 physics.acc-ph physics.optics
Enabling High-Power, Broadband THz Generation with 800-nm Pump Wavelength
有机太赫兹（THz）产生晶体BNA最近作为产生宽带THz脉冲的有价值的源获得了牵引力。即使用800 nm的光泵浦，薄的BNA晶体也可以产生频率分量高达5 THz的相对较高的电场。然而，当用800 nm光泵浦时，太赫兹输出受到有机晶体的损伤阈值的限制。在这里，我们报告的BNA的损伤阈值可以显着提高物理键合BNA的高热导率蓝宝石窗口。当用来自放大的Ti：蓝宝石激光系统的800 nm光泵浦时，我们的键合BNA（BNA-蓝宝石）产生比裸BNA晶体高2.5倍的电场强度。我们表征了裸BNA和BNA-蓝宝石的平均损伤阈值，测量了峰-峰电场强度和THz波形，并确定了BNA中的非线性传输。用800-nm光泵浦BNA-蓝宝石导致峰-峰电场超过1 MV/cm，具有0.5-5 THz的强宽带频率分量。我们的BNA-蓝宝石THz源是倾斜脉冲前沿LiNbO 3 THz源的一个有前途的替代品，这将使许多没有光学参量放大器的研究小组能够进行高场宽带THz光谱。
2020-10-05 physics.optics
Generation of Rabi frequency radiation using exciton-polaritons
我们研究了利用激子极化激元在半导体微腔产生辐射跨越红外太赫兹区域的光谱，通过利用上下极化激元分支之间的转换。该过程类似于差频产生（DFG），依赖于使用具有非零二阶极化率的半导体。对于由非线性光学聚合物组成的有机微腔，我们预测的DFG辐照增强$2.8\cdot10^2$，相比于裸的非线性聚合物膜，当满足与基本腔模式的三重共振。在由（111）GaAs组成的无机微腔的情况下，与裸GaAs平板相比，发现$8.8\cdot10^3$的增强。这两种结构显示出高的波长可调谐性和宽松的设计限制，由于极化激元模式的高模式重叠。
2015-06-24 physics.optics
Uncovering low-frequency vibrations in surface-enhanced Raman of organic molecules
该研究利用单粒子等离激元纳米腔中的表面增强拉曼光谱探测有机分子低于200 cm⁻¹的低频太赫兹振动，结合环境依赖的密度泛函理论模拟实现振动归属与分类，并展示皮腔中单分子更窄光谱以研究本征振动性质。
2024-07-04 physics.chem-ph physics.optics
Room-temperature THz photon detection via nonlinear upconversion with 2% full-system efficiency
University of Ottawa（渥太华大学）；Consultants Optav Inc（Optav咨询公司）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
本研究通过有机晶体N-苯基-2-甲基-4-硝基苯胺（BNA）中的非线性上转换，在室温下实现了高效太赫兹检测，解决了从1到7.5 THz频率的检测问题，系统整体检测效率达到2%。
2026-05-19 physics.optics
Terahertz Twistoptics -- engineering canalized phonon polaritons
本文首次在太赫兹频段利用扭转角调控α-MoO₃中的双曲声子极化激元，通过调节频率与扭转角实现受限太赫兹辐射的沟道化传播，为纳米光子学应用开辟新途径。
2023-08-07 physics.app-ph physics.optics
Broadband THz spectroscopy system beyond 25 THz using BNA crystals and a tunable single-ring-fiber compressor
University of Ottawa（渥太华大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；University of Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
本文提出一种宽带THz光谱系统，通过BNA晶体非线性相互作用，利用近红外脉冲在5-15 THz范围内高效覆盖'新THz空隙'并延伸至25 THz以上，采用气体填充单环空芯光子晶体光纤实现宽带THz光谱监测。
2026-10-09 physics.optics
Profiling THz Beams With Off-Label Use of Infrared Microbolometric Cameras
University of Bern（伯尔尼大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文展示通过非标使用红外相机实现与专用微bolometric THz相机相似的性能，成本仅为后者1%。实验比较了两种THz光束的分布，证明其在THz范围内的适用性，为高精度诊断提供新工具。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
