Milliwatt terahertz harmonic generation from topological insulator metamaterials
在太赫兹频谱域中实现高效、高功率谐波产生具有技术应用，例如在第六代（6 G）通信网络中。无质量狄拉克费米子具有极大的太赫兹非线性极化率和谐波转换效率。然而，所观察到的最大产生的谐波功率是有限的，因为在增加入射功率的饱和效应，如最近所示的石墨烯。在这里，我们展示了室温太赫兹谐波产生的Bi $_2$硒$_3$拓扑绝缘体和拓扑绝缘体光栅超材料结构与表面选择性太赫兹场增强。对于75 mW的入射功率，我们获得了接近毫瓦范围的三次谐波功率-与基准石墨烯样品相比提高了两个数量级。我们建立了一个框架中，这种特殊的性能是由无质量的拓扑表面状态的热力学谐波产生的结果，受益于超快耗散的电子热通过表面-体库仑相互作用。这些结果是芯片上太赫兹（光）电子应用的重要一步。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetically Tuned Continuous Transition from Weak to Strong Coupling in Terahertz Magnon Polaritons
根据耦合和耗散的相对速率，光-物质耦合系统处于弱耦合或强耦合状态。在这里，我们提出了一个独特的系统，耦合率不断增加与外部施加的磁场，而耗散率保持不变，使我们能够监测弱到强的耦合过渡作为磁场的函数。在阈值磁场为~14 T时，我们观察到钇正铁氧体中太赫兹磁振子模的拉比分裂。基于微观理论模型，我们发现随着磁场的增加，磁振子通过一个例外点转变为磁振子极化激元，这将为非厄米系统的原位控制开辟新的机会.
2022-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optomechanical Metamaterials: Dirac polaritons, Gauge fields, and Instabilities
独立的光子晶体可以用来捕获光和机械振动。这些“光机械晶体”结构已经在实验上证明了光子模式和声子模式之间的强耦合，共同定位在单个缺陷位置。未来的设备可能会以这种缺陷的规则超晶格为特征，将它们变成“光机械阵列”。在这封信中，我们预测，定制的光机能带结构的这种阵列可以用来实现狄拉克物理的光子和声子，通过机械振动创建一个光子规范场，并观察到一种新的光机不稳定性。
2013-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz volume plasmon-polariton modulation in all-dielectric hyperbolic metamaterials
Duke University（杜克大学）；Center for Extreme Materials, Duke University（杜克大学极端材料中心）
本文研究了全介质双曲超材料中通过掺杂和几何参数调控太赫兹高k等离子体极化激元模式的方法与机制。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Terahertz emission from multiple-microcavity exciton-polariton lasers
半导体微腔中激子-极化激元分支之间的太赫兹发射预期在极化激元激光机制中被强烈激发，这是由于处于较低状态的粒子的高密度（终态激发效应）。然而，非辐射散射过程使上能级减少，极大地阻碍了这种太赫兹源的效率。在这项工作中，我们提出了一个新的计划，使用多个微腔和利用位于激子水平以下的两个带间极化激元分支之间的过渡。我们比较了单腔和双腔器件中的非辐射过程损耗率，并且我们表明，在后者中可以实现显著降低，从而提高太赫兹发射的效率。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall
Active modulation of electromagnetically induced transparency analogue in terahertz hybrid metal-graphene metamaterials
电磁感应透明（EIT）的超材料类似物已被深入研究和广泛应用于慢光和增强非线性效应。特别是EIT模拟物的主动调制和超材料中群延迟的良好控制在光通信网络中显示出了巨大的前景。以前的研究集中在光控制的EIT类似物集成到单位电池的光活性材料，然而，响应时间是有限的激发载流子在这些散装材料的恢复时间。石墨烯最近成为一种特殊的光电材料。它显示出皮秒量级的超快弛豫时间，并且其电导率可以通过操纵费米能量来调节。在这里，我们将单层石墨烯集成到基于金属的太赫兹（THz）超材料中，并在可访问的费米能量下实现EIT类似物的共振强度的完全调制。其物理机制在于通过导电石墨烯的复合效应来主动调谐暗模式谐振器的阻尼率。请注意，在我们的工作中，单层形态比孤立的方式更容易制造和操作。这项工作提出了一种新的调制策略的EIT模拟的混合超材料，并铺平了道路，设计非常紧凑的慢光器件，以满足未来的超快光信号处理的需求。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlinear Terahertz Electroluminescence from Dirac Landau Polaritons
Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C)（夏尔·库隆实验室）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses（强磁场国家实验室）；UGA（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；UPS（图卢兹第三大学）；INSA（国立应用科学学院）；EMFL（欧洲磁力与低温设施）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LETI（技术研究与集成系统实验室）；MINATEC Campus（微电子技术中心园区）；DOPT（器件物理与技术部门）；Institute for Physics of Microstructures of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微结构物理研究所）；Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod（下诺夫哥罗德罗巴切夫斯基国立大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；A.V. Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院A.V. 日瓦诺夫半导体物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Tomsk State University（托木斯克国立大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Matériaux et Phénomènes Quantiques（材料与量子现象实验室）
本研究通过太赫兹磁反射率光谱观测到狄拉克Landau极子，并发现其非线性电发光特性，揭示了极子在上分支的强耦合与高占率。
2026-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Density-independent plasmons for terahertz-stable topological metamaterials
为了有效地将尖端的太赫兹技术集成到紧凑的器件中，高度受限的太赫兹等离子体激元引起了人们的广泛关注。与金属中可见频率的等离子体激元相比，通常在轻杂质半导体或石墨烯中的太赫兹等离子体激元对载流子密度（n）敏感，因此具有容易的可调谐性，然而，这导致不稳定或不精确的太赫兹光谱。通过推导出一个简化的，但普遍的形式的等离子体频率，在这里，我们揭示了一个统一的机制，产生不寻常的n-独立的等离子体（DIP）在所有的拓扑状态与不同的维度。值得注意的是，我们预测，太赫兹DIP可以激发在2D的线和1D的点系统，证实了第一性原理计算几乎所有现有的拓扑半金属与不同的晶格对称性。除了与n无关外，DIP中费米速度和简并因子依赖的特性可以分别用于设计拓扑超晶格和多壁碳纳米管超材料，用于宽带太赫兹光谱和量子化太赫兹等离子体。令人惊讶的是，高空间限制和品质因数，也不敏感的n，可以同时实现在这些太赫兹DIP。我们的研究结果为开发稳定的太赫兹应用的拓扑等离子体器件铺平了道路。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz absorption by excitonic polaritons
我们使用线性响应理论，以计算的光吸收光谱，在太赫兹波段的极化激元系统组成的量子点非常强耦合到最低光子模式的薄微柱。在低温下的热化（玻色凝聚）系统中，光谱函数显示与1 s-2 p激子跃迁相关的峰（GDR），极化激子效应增强。另一方面，在非平衡系统中，吸收在低能量处达到峰值。因此，太赫兹吸收的测量可以给出极化激元系统中热化程度的指示。
2012-07-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz lasing from intersubband polariton-polariton scattering in asymmetric quantum wells
在中心对称系统中，不同腔极化激元分支之间或相同激发数的修饰原子态之间的电偶极跃迁是严格禁止的。对于半导体微腔中的掺杂量子阱，导带中的子带间跃迁与腔模之间的强耦合产生了两个子带间腔极化激元分支，其简正模能量分裂是可调谐的，并且可以在太赫兹区域。在这里，我们表明，通过使用非对称量子阱，它是可能的，允许偶极跃迁之间的不同极化激元分支，导致太赫兹光子的发射。我们提出了这样一个系统的量子场论，并预测，高效率，宽调谐太赫兹激光可以获得。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz nanospectroscopy of plasmon polaritons for the evaluation of doping in quantum devices
该研究利用太赫兹散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）探测量子器件中的纳米尺度等离极化激元，通过矢量校准的多层提取程序定量分析掺杂层的厚度与复介电常数，并证明刻蚀该层可提升超导谐振器的质量因子，为量子器件表面介电特性提供了有效的诊断工具。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz topological plasmon polaritons for robust temperature sensing
首次从理论上研究了拓扑等离子体激元在温度传感中的应用。基于Su-Schrieffer-Heeger模型中拓扑边缘态的类比，在一维本征锑化铟（InSb）微球链中实现了TPP.通过分析光子能带结构的拓扑结构和本征模分布，证明了TPP的存在。通过利用InSb在太赫兹范围内的介电常数的温度依赖性，TPPs的谐振频率可以在很大程度上由温度调谐。此外，它示出的TPP谐振频率的温度灵敏度可以高达$0.0264~\mathrm{THz/K}$在室温下，导致超过150的品质因数。通过计算链附近的LDOS，我们进一步证明了TPPs的温度敏感性是通过近场探测技术实验检测。这种灵敏度是稳健的，因为TPP是高度保护的模式，对无序免疫，并且可以实现对辐射的强限制。我们设想这些TPPs可以用作有前途的候选人，用于强大和增强的温度传感。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room temperature terahertz polariton emitter
电子跃迁与光学谐振腔的光子模之间的强耦合机制表现为两个模之间简并度的提升和具有光电混合特性的两个极化激元态的产生。这种现象已经在原子、半导体中的激子和基于约瑟夫森结的量子电动力学电路中进行了研究。最近，也有强烈的兴趣来研究类似的效果，使用子带间跃迁的量子阱中的太赫兹，其中的超强耦合制度可以达到和新的物理效应已被预测。这个系统的另一个有趣的特点是，与基于超导体的系统相比，超强耦合机制可以保持到室温。在这项工作中，我们证明了抛物量子阱耦合到LC电路谐振器在超强耦合制度可以实现太赫兹辐射高达室温。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Collective terahertz fluctuation modes in a polariton laser
本文研究了半导体微腔中极化激元BCS态的序参量涨落，提出利用太赫兹辐射可激发具有不同轨道角动量的集体涨落模式，其物理表现为太赫兹增益。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall
Stimulated emission of terahertz radiation by semiconductor microcavities
我们表明，在强耦合制度的平面半导体微腔可以用作受激太赫兹（THz）辐射源。发射的太赫兹光子将具有腔极化激元模式分裂的频率。由于上极化激元态与激子激发态的混合，使得上极化激元和下极化激元之间的光学跃迁成为可能。这种跃迁是在极化激元激光机制中激发的。
2010-09-03 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic Metamaterials with Bragg Polaritons
我们提出了一种新的机制来设计量子双曲型超材料，它是利用含有周期性排列量子阱的半导体布拉格镜来实现的。在这种结构中，激子-极化激元模式的双曲色散在第一个允许光子能带的顶部附近实现，这导致激子-极化激元X波的形成。激子-光耦合提供共振非线性，其导致非平凡拓扑解。我们预测形成低振幅的空间局域振荡结构：扭结形的有效金斯堡-朗道-希格斯方程的解决方案所描述的介子。引力子在引力理论中有直接的类比。我们讨论了激子极化子希格斯场的薛定谔猫态产生的实现。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological Metamaterials based on polariton rings
陈省身绝缘体相出现在二维阵列的极化激元环的时间反演对称性被打破，由于应用的平面外磁场。塞曼分裂与自旋轨道耦合的光子模拟（TE-TM分裂）的相互作用导致了合成U（1）规范场的出现和拓扑非平凡谱隙的打开。这导致类似于在量子霍尔效应中形成的那些的拓扑保护的手性边缘状态的开始。在一维锯齿形排列的极化激元环中，形成了类似于Su-Schriller Heeger（SSH）模型的边缘态。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall
Nanoscale-confined Terahertz Polaritons in a van der Waals Crystal
电磁场限制对于纳米光子技术至关重要，因为它允许增强光-物质相互作用，从而实现深亚波长尺度的光操纵。在太赫兹（THz）光谱范围内，辐射限制通常是通过特殊设计的金属结构（如天线或纳米缝）实现的，由于太赫兹辐射的波长相当长，因此具有较大的占地面积。在这种情况下，范德华（vdW）晶体中的声子极化激元-光耦合到晶格振动-已经成为控制超过衍射极限的光的有前途的解决方案，因为它们具有极端的场约束和低光学损耗。然而，在太赫兹频率的纳米尺度限制的声子极化激元的实验演示至今仍然难以捉摸。在这里，我们提供了它通过采用散射型扫描近场光学显微镜（S-SNOM）结合自由电子激光（FEL），揭示了一系列的低损耗极化激元激发频率从8至12太赫兹的VDW半导体$α-MoO_3$。我们可视化太赫兹极化激元与i）面内双曲色散，ii）极端纳米级场约束（低于$λ_o/75$）和iii）长极化激元寿命，下限> 2 ps。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magnetic hyperbolic metamaterial of polaritonic nanowires
我们表明，轴向分量的磁导率张量是共振的线介质组成的高指数ε-正纳米线，其实部在一定的频率改变的符号。在此频率下，介质经历从双曲型色散到椭圆型色散的拓扑过渡。我们表明，过渡制度的特点是非常强烈的依赖性的波矢量的渗透率。这意味着非常高的电磁态密度，导致横向取向的磁偶极子的连续图案和明显的Purcell因子。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Terahertz Emission in Semiconductor Microcavities
在极化激元激光机制下，研究了腔极化激元系统的非线性太赫兹辐射。为了解释太赫兹-极化激元耦合的量子本质，我们采用Lindblad主方程方法，证明了量子微腔在太赫兹波段具有丰富的非线性现象，包括双稳态、短THz脉冲产生和THz开关。
2013-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of a surface plasmon-polariton resonance by sub-terahertz diffracted coherent phonons
相干亚太赫兹声子入射到沉积在电介质衬底上的金光栅上经历衍射，从而引起表面等离子体激元-极化激元共振的改变。这导致在等离子体激元-极化激元共振附近的可见光的结构的反射率的有效高频调制（高达110 GHz）。通过设计提供等离子体极化激元和声子共振的周期性纳米结构来实现高调制效率。我们的理论分析表明，等离子体激元极化激元共振的动态变化是由光栅内的高阶声子共振频率的狭缝宽度的调制。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Composite metamaterials with dual-band magnetic resonances in the terahertz frequency regime
利用金膜在硅片上制备了亚波长金属孔阵列（即单层渔网结构）和开口环谐振器阵列（SRR）的复合超材料（CMM）。在太赫兹范围内的坐标测量机的传输测量已经进行。当入射光的电场偏振方向平行于元件SRR的间隙时，观察到了双波段磁共振，即4.40 THz的LC共振和8.64 THz的附加磁共振，它们起源于CMM中导线对中的反平行电流。数值模拟结果与实验结果吻合较好，进一步阐明了双频磁共振的本质。
2009-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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 and gigahertz magneto-ratchets in graphene-based 2D metamaterials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）；Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science（V.拉什卡廖夫半导体物理研究所，乌克兰国家科学院）
研究通过石墨烯基二维超材料观察到磁力矩效应，发现太赫兹/吉赫兹激发导致磁振荡幅度显著超过零磁场下的力矩电流，与肖特基-德哈斯效应相关，并检测到由回旋共振和电子自旋共振引起的共振力矩电流。
2024-07-22 cond-mat.mes-hall
Grating-graphene metamaterial as a platform for terahertz nonlinear photonics
非线性光学由于其与光学和光电技术的相关性和潜力，是科学和技术应用的一个日益重要的领域。目前，人们正在积极寻找具有有效转换和小材料足迹的合适的非线性材料系统。理想情况下，材料系统应该允许芯片集成和室温操作。二维材料在这方面非常有趣。特别有前途的是石墨烯，它在太赫兹范围内表现出非常大的非线性。然而，二维材料中的光-物质相互作用长度本质上是最小的，因此限制了整体非线性光学转换效率。在这里，我们克服了这一挑战，使用超材料平台，结合石墨烯与光子光栅结构提供场增强。我们测量太赫兹三次谐波产生在这种超材料，并获得一个有效的三阶非线性极化率的大小为3 $\cdot$ 10 $^{-8}$ m $^2$ /V $^2$，或21 esu，基频为0.7太赫兹。这种非线性比我们在没有光栅的情况下获得的石墨烯大50倍。这样的增强对应于具有由于光栅而大三个数量级的强度的三次谐波信号。此外，我们证明了场转换效率高达$\sim$ 1%的第三次谐波使用中等场强的$\sim$ 30 kV/cm。最后，我们表明，谐波超出第三次增强更强烈，使我们能够观察到高达9 $^{\rm th}$谐波的签名。因此，光栅-石墨烯超材料构成了商业上可行的、CMOS兼容的、室温的、芯片集成的THz非线性转换应用的杰出平台。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Graphene on hexagonal boron nitride as a tunable hyperbolic metamaterial
六方氮化硼（h-BN）是一种天然的双曲线材料，其介电常数在基面中是相同的（ε ^t = ε ^x = ε ^y），但与法向平面（ε ^z）中的介电常数具有相反的符号（ε ^t* ε ^z < 0）。由于这种性质，h-BN的有限厚度板充当用于传播双曲声子极化激元的多模波导，双曲声子极化激元是源于光子与声子中的电偶极子之间的耦合的集体模式。然而，控制这些双曲声子极化激元模式仍然具有挑战性，主要是因为它们的电动力学性质由h-BN的晶格决定。在这里，我们通过直接纳米红外成像表明，这些双曲极化激元可以有效地调制在由单层石墨烯在h-BN上组成的范德华异质结构中。可调谐性起源于石墨烯中的表面等离子体激元与h-BN中的双曲声子极化激元的杂交，使得石墨烯/h-BN异质结构的本征模是双曲等离子体激元-声子极化激元。值得注意的是，石墨烯/h-BN中的双曲等离子体-声子极化激元几乎没有欧姆损耗，使得它们的传播长度比h-BN中的双曲声子极化激元的传播长度大1.5-2.0倍。双曲型等离子体激元-声子极化激元具有石墨烯中表面等离子体激元和h-BN中双曲型声子极化激元的优点。因此，石墨烯/h-BN结构可以被分类为电磁超材料，因为这些器件的所得特性并不单独存在于其组成元素中。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall
Optical tuning and ultrafast dynamics of high-temperature superconducting terahertz metamaterials
通过将半导体或复合氧化物集成到金属谐振器中，已经通过使用外部刺激改变环境来实现可调谐超材料。金属提供高导电性以实现超材料中的强共振响应;然而，它们对可调谐性的贡献非常小。高温超导薄膜的复杂电导率对外部扰动高度敏感，这为直接从谐振元件获得可调谐超材料提供了新的机会。本文研究了近红外飞秒激光脉冲激励下，YBa_2Cu_3O_7-δ（YBCO）开口环谐振器阵列在太赫兹（THz）频率范围内的超快动态调谐。光激发使超导库珀对断裂，产生准粒子态。这极大地改变了复电导率的虚部，从而改变了超快时标中的超材料共振。我们观察到共振开关伴随着宽范围的频率调谐作为光激发通量的函数，这也强烈依赖于纳米尺度的超导膜的厚度。我们所有的实验结果都很好地再现通过计算使用的分析模型，考虑到SRR电阻和动力学电感贡献的YBCO薄膜的复杂的导电性。理论计算表明，随着光激发能量密度的增加，SRR电阻的增加是导致共振强度降低的原因，而电阻和动力学电感都有助于共振频率的调谐。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall
Plasmon-polaritonic quadrupole topological insulators
四极拓扑绝缘体是一种具有Wannier带拓扑结构的高阶拓扑相，但在等离子体超材料中尚未实现。在这里，我们提出了一个晶格的等离子体激元极化激元纳米腔，可以实现四极拓扑绝缘体通过利用菊花状纳米腔之间的耦合的几何依赖的符号反转。所设计的系统表现出各种拓扑和平凡的相位，其特征在于嵌套的Wannier带和拓扑四极矩，可以通过纳米腔之间的距离来控制。我们的研究为具有四极拓扑结构的等离子体拓扑超材料开辟了一条道路。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Achieving 100% amplitude modulation depth in a graphene-based tuneable capacitance metamaterial
本研究提出从衬底背面激发并在石墨烯贴片中引入空气间隙两种方案，克服石墨烯无带隙限制，实现了工作于2.0-2.5太赫兹、调制深度达99.01%振幅和99.99%强度、速度超3兆赫的太赫兹调制器。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Proposal for a Detector of Photons with Zero Projection of Spin
我们提出了一种间接的方法检测光子与零投影的自旋介导的太赫兹光子的发射。该太赫兹源是基于在极化激元BEC形成的机制中的微腔激子极化激元系统，此时腔光子获得位于腔中的有效质量，因此接收第三自旋自由度（对应于具有手征性l = 0的纵向极化）。光跃迁可以发生在分别基于轻空穴和重空穴激子的两个极化激元基态之间，并伴随着具有可控特性的太赫兹辐射的发射。我们计算了一个基于InAlGaAs合金的实际腔的这种跃迁的偶极矩阵元和相应的自发发射率，研究了它的动力学，并估算了太赫兹源的量子效率。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Broadband terahertz generation from metamaterials
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing ultra-strong magnon-photon coupling in a polar antiferromagnet Fe2Mo3O8 by time domain terahertz spectroscopy
磁振子与电磁波之间的强耦合可以导致耦合自旋光子准粒子的形成，称为磁振子极化激元。近年来，微波谐振腔内铁磁系统的这一现象得到了广泛的研究。然而，形成磁振子极化激元很少看到的反铁磁体（AFM），因为强耦合条件是不容易满足的。在这里，我们提出了时域太赫兹测量的多铁性极性反铁磁体Fe 2 Mo 3 O 8。我们清楚地发现两个模式之间的频率高于和低于电活性磁振子频率低于TN，我们分配到AFM磁振子极化激元的形成。基于能级分裂，导出了一种超强自旋光子耦合效应。然而，AFM磁振子极化激元是缺席的频域测量。我们的工作揭示了超短太赫兹脉冲驱动的相干磁振子形成为探测极化激元模分裂提供了一种新的途径。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Terahertz ratchet in graphene 2D metamaterial formed by a patterned gate with an antidot arrayd
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
研究通过图案化栅极与抗点阵列在石墨烯二维超材料中观察到太赫兹诱导的马车效应，通过电势和辐射电场的相互作用调控马车电流方向和大小。
2024-02-06 cond-mat.mes-hall
Bloch-oscillations of exciton-polaritons and photons for the generation of an alternating terahertz spin current
从理论上分析了一维微线中激子-极化激元和光子在布洛赫振荡过程中的自旋动力学。线的几何形状诱导的能量分裂之间的纵向和横向电极化的本征模式。我们分析表明，在空间中的布洛赫振荡和赝自旋的进动之间的同步制度可以实现。这种同步导致太赫兹交变自旋电流的形成，该太赫兹交变自旋电流可以通过朝向第二允许的迷你带的朗道-齐纳隧穿从限制区域中提取出来。最后，我们展示了如何自旋信号可以保持尽管的激子极化激元的情况下，在共振和非共振泵浦计划的粒子的寿命。因此，该结构充当能够转换极化并发射自旋极化脉冲的自旋光电子器件。
2011-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Large penetration depth of near-field heat flux in hyperbolic media
我们比较了声子极化激元介质和双曲型超材料的超普朗克热辐射。特别是，我们确定了三种不同结构的吸收介质内的热光子的穿透深度：两个半无限声子极化激元介质支持表面模式，两个多层双曲超材料和两个纳米线双曲超材料。我们表明，双曲模式的穿透深度可以是数量级大于表面模式，这表明双曲材料是更可取的近场热光伏应用比纯声子极化激元材料。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Plasmonic instabilities and terahertz waves amplification in graphene metamaterials
等离子体激元振荡在传统的二维电子气系统中已经被深入研究了40多年，以便在远红外区域找到基于Smith-Purcell效应的真空器件的新替代品。然而，除了多方面的努力，到目前为止，在半导体异质结构中的等离子体激元产生已经非常低效。在这里，我们证明了高迁移率石墨烯超材料的使用，由于其众所周知的更强的光-等离子体耦合相比，半导体材料可以显着提高远红外等离子体放大器和发生器的效率。我们探索电流驱动的等离子体动力学，包括完美的透明度和单层石墨烯结构中的光放大。在宽频率范围内实验观察到石墨烯吸收的电流诱导的完全抑制，随后在室温下对入射的太赫兹辐射进行巨大放大（高达约9%的增益）。这些主动等离子体激元过程由石墨烯器件中相对低的偏置电压触发，导致外部量子效率比主要用于远红外技术的流行的光学到太赫兹转换器件的外部量子效率高约两个数量级。我们的研究结果与石墨烯中等离子体激元的相对低水平的损耗和高度的空间限制相结合，将为广泛的集成高速有源光电子器件开辟途径。
2018-01-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz spin ratchet effect in magnetic metamaterials
研究在Co/Pt磁性反点超材料中揭示太赫兹自旋棘轮与三角光电流的微观起源，并解释二者磁滞宽度差异。
2023-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferron-Polaritons in Superconductor/Ferroelectric/Superconductor Heterostructures
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
研究通过超导/铁电/超导异质结实现铁电极化子与光子的强耦合，揭示了太赫兹频率下极端光-物质耦合的新型平台。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
