Maximizing performance of quantum cascade laser-pumped molecular lasers
量子级联激光器（QCL）泵浦的分子激光器（QPMLs）是一种新型的高功率（>1 mW）、可调谐（>1 THz）、窄带（<10 kHz）连续太赫兹辐射源。这些激光器的性能主要取决于分子碰撞物理学、泵浦饱和和激光腔的设计。利用一个有效的三能级模型，捕捉了QPML气体一氧化二氮（N2 O）的基本碰撞和饱和行为，我们探讨了阈值泵浦功率和输出太赫兹功率如何依赖于泵浦功率，气体压力，以及直径，长度，和输出-分析表明，最大功率发生在泵浦饱和最小化时，其方式取决于对压力的敏感性大于对细胞直径、长度或透明度的敏感性。一个接近最佳的紧凑型激光腔可以产生超过10 mW的功率可调超过1太赫兹的频率时，泵浦的多瓦QCL。
2021-06-13 physics.app-ph 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
Dual-wavelength vortex beam with high stability in diode-pumped Yb:CaGdAlO4 Laser
在激光二极管泵浦Yb：CaGdAlO 4（CALGO）激光器中，获得了稳定的双波长涡旋光束，该涡旋光束具有两个相隔几太赫兹的光谱峰，携带轨道角动量（OAM）。由于Yb：CALGO具有宽的发射带宽，双波长光谱由泵浦功率和激光谐振腔中的离轴损耗控制。OAM光束是由一对柱面透镜作为高阶厄米-高斯模的π/2透镜获得的。实验结果表明，具有1046.1 nm和1057.2 nm（间隔3.01 THz）两个光谱峰的1 h OAM光束可以稳定工作3 h以上。它在太赫兹光谱学、高分辨率干涉测量等方面具有很大的应用潜力。
2018-01-21 physics.optics
Multi-line lasing in the broadly tunable ammonia quantum cascade laser pumped molecular laser
气态氨已经被证明是量子级联激光泵浦分子激光器（QPML）的一个引人注目的增益介质，表现出良好的功率效率，但有限的可调谐性。在这里，我们探讨了氨QPML产生强大的，广泛可调谐的太赫兹频率激光旋转和纯反转过渡的潜力。在理论上预测了可能的激光频率，泵浦阈值和效率后，我们实验上证明了前所未有的可调谐性-从0.762到4.5 THz以上-通过广泛可调谐的量子级联激光器泵浦Q和R分支红外跃迁。我们还展示了两种类型的多线激光：同时纯反转和旋转反转过渡从同一泵浦旋转状态，级联激光涉及以下泵浦旋转状态的过渡。我们报告的单频功率水平高达0.33毫瓦，从一个小体积的激光腔。
2022-02-07 physics.app-ph 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
Electrically pumped quantum-dot lasers grown on 300 mm patterned Si photonic wafers
通过直接外延生长将量子点（QD）增益材料单片集成到Si光子平台上是用于片上光源的有前途的解决方案。最近的发展已经证明了在高温下在Si上的III-V族器件的毯式异质外延中的优异的器件可靠性。然而，厚的缺陷管理epi设计防止从增益区到绝缘体上硅（SOI）波导的垂直光耦合。在这里，我们展示了第一个电泵浦量子点激光器生长在300毫米图案化的（001）硅晶片与对接耦合配置的分子束外延（MBE）。模板架构带来的独特生长和制造挑战已经得到解决，有助于实现60 °C的连续波激光发射，在20 °C时的最大双侧输出功率为126.6 mW，双侧壁插塞效率为8.6%。强大的片上激光器操作和有效的低损耗光耦合到Si光子电路的潜力使得这种Si上的异质外延集成平台有希望用于可扩展和低成本的大规模生产。
2022-06-02 cs.ET physics.optics
Wurtzite InP Microdisks: from Epitaxy to Room-Temperature Lasing
半导体的亚稳纤锌矿晶体相由于其扩展的可调谐直接带隙范围而包含用于高性能电光器件的巨大潜力。然而，以良好的质量合成这些材料并超越纳米线尺寸限制仍然是难以捉摸的。在这项工作中，纤锌矿InP微盘和相关的几何结构的绝缘体上的光学应用的外延进行了探索。这是通过鳍片的选择性区域生长和拉链诱导的外延横向过生长的精心组合来实现的，这使得能够在精确位置处共集成双折射形状的晶体。用STEM和$μ$ -PL表征了生长的材料具有高的相纯度和优良的光学质量。在室温下的光泵浦激光在微盘中实现，激光阈值为365 $μJ/cm^2$，从而展示了广泛的光子应用的前景。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Scalable terahertz generation by large-area optical rectification at 80 TW laser power
我们展示了高能量太赫兹产生从一个大口径（75毫米直径）的锂硼酸盐晶片通过使用飞秒激光能量高达2 J。该方案利用光学整流在散装锂硼酸盐晶体，其中最太赫兹能量是从一个薄层的后表面发射。尽管其简单的设置，该方案可以产生0.19 mJ的太赫兹能量，激光到太赫兹的转换效率为~ 0.01%，约3倍，比ZnTe在800 nm泵浦时。实验装置是可升级的多兆焦耳太赫兹产生与拍瓦激光泵浦。
2019-07-17 physics.optics
Terahertz emission from ZnGeP2: Phase-matching, intensity and length scalability
研究了近红外线泵浦ZnGeP $_{2}$的共线相位匹配光整流效应。提出了三种晶体长度（0.3，1.0和3.0 mm）的泵浦强度依赖性，以确定线性光学吸收、非线性光学吸收和太赫兹自由载流子吸收对产生的影响。关键参数，如相干长度（速度匹配），色散长度（线性脉冲展宽）和非线性长度（自相位调制）确定这种材料。这些参数提供了对产生强太赫兹脉冲而不损害脉冲形状所需的脉冲强度和晶体长度的上限的了解。发现对于1 mm厚的ZnGeP $_{2}$（012），在1.28 μ m波长下以~15 GW/cm ~ 2的强度抽运将产生强的无畸变脉冲，而较长的晶体或较大的强度在不同程度上改变脉冲形状。此外，相位匹配的色散图的太赫兹产生在一个大的调谐范围（1.1-2.4微米）在较长的（3毫米）的晶体，展示了相位匹配的带宽和相位失配，导致与多脉冲干涉相关联的边缘。所有观察到的结果进行了数值模拟，表现出良好的定性协议。
2014-02-18 physics.optics
Comparative analysis of optical rectification-based multicycle terahertz pulse generation techniques
本文数值比较了晶圆堆叠与倾斜泵浦波前铌酸锂装置产生多周期太赫兹脉冲的效率，发现晶圆堆叠在特定泵浦条件下效率更高，而倾斜波前装置在小周期数时最优。
2025-03-30 physics.optics
Near-optimal intense and powerful terahertz source by optical rectification in lithium niobate crystal
使用一个负担得起的镱激光器与一种新的脉冲压缩技术相结合的能量亚mJ，我们展示了一个极具竞争力的国家的最先进的太赫兹（THz）源的平均功率为53 mW和310 kV/cm的焦点从倾斜的脉冲前泵浦计划在室温下在锂碳酸盐。该演示的关键点包括使用280 fs的泵浦脉冲持续时间与阶梯镜相结合。我们的研究结果提出了无与伦比的组合特性，并具有很强的竞争力，与现有的太赫兹源泵浦在兆焦耳范围。这次演示是朝着获得强烈和强大的THz脉冲的民主化迈出的一步。
2022-05-24 physics.optics
Efficient Generation of Intense Broadband Terahertz Pulses from Quartz
强太赫兹（THz）脉冲有助于观察各种非线性光学效应和操纵材料特性。在这项工作中，我们报告了一种方便的方法，可以产生强大的宽带太赫兹脉冲与中心频率可调2-4太赫兹之间。利用倾斜波前超短脉冲泵浦廉价石英晶体，可以获得脉冲能量为1.2微焦耳的相干太赫兹光源。由于石英晶体具有宽的透明光谱窗口和高的损伤阈值，理论分析和实验结果表明，石英晶体的光整流效率与LiNbO_3晶体相当，但覆盖的光谱范围要宽得多。该工作不仅为1 THz以上的非线性THz光谱研究提供了急需的光源，而且为光学频率转换用非线性光学晶体的选择提供了一条可供选择的途径。
2022-11-07 physics.optics
Optically Pumped AlGaN Double Heterostructure Deep-UV Laser by Molecular Beam Homoepitaxy: Mirror Imperfections and Cavity Loss
我们展示了第一个光泵浦的子300 nm紫外激光结构生长的等离子体辅助分子束外延单晶体氮化铝。用AlN/AlGaN异质结制备的边发射激光器结构具有多模发射，峰值增益在~284 nm。考虑到电注入连续波深紫外AlGaN激光二极管的目标，以及实现足够光学增益的固有材料挑战，激光二极管的光学腔损耗应最小化。我们推导出一个表达式来量化的影响，包括倾斜和表面粗糙度的法布里-珀罗腔的光学镜损耗的反射镜的缺陷。结果表明，光学缺陷损耗是端面粗糙度均方根值和端面倾斜角的超线性函数，并且与主激射模式的波长平方成反比。这突出了器件工艺优化的重要性，因为法布里-珀罗腔耦合到较低的波长。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Terahertz Magneto Optical Polarization Modulation Spectroscopy
我们报告了新的太赫兹技术的发展，用于快速测量复杂的法拉第角在系统中的时间反转对称性破坏使用的回旋共振的GaAs二维电子气在磁场作为一个系统的性能演示。利用连续波光泵分子气体激光器进行了偏振调制、高灵敏度（< 1 mrad）窄带旋转测量，并结合太赫兹（THz）时域光谱和偏振调制技术的独特优势，实现了< 5 mrad精度的快速宽带旋转测量。
2012-01-12 cond-mat.mtrl-sci 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
Simultaneous optical and multi-band terahertz imaging using an atomic quantum sensor
Durham University（杜伦大学）
本研究利用双物种原子蒸气技术，实现同时的光学和多波段太赫兹成像，并通过光学透明透镜实现高灵敏度的光学成像集成。
2025-12-01 physics.atom-ph physics.optics
Terahertz in-line digital holography of dragonfly hindwing: amplitude and phase reconstruction at enhanced resolution by extrapolation
我们在这里报告太赫兹（THz）数字全息术的生物标本。基于2.52THz CO2泵浦的THz激光器和热释电阵列探测器，建立了连续波THz同轴全息装置。介绍了一种新的热释电阵列探测器像素真实强度值的统计方法。从一张同轴全息图上同时再现了一只蜻蜓后翅的吸收像和相移像。此外，我们应用相位恢复程序，以消除孪生图像和提高分辨率的重建全息外推超出探测器区域。观察到的最细微特征是35 μm宽的横脉。
2014-06-24 physics.optics
Coloured Digital Terahertz Holography Within 1.39-4.25 THz range
本研究实现1.39-4.25 THz频段的彩色数字太赫兹全息术，采用多频光泵浦分子太赫兹激光器记录全息图，结合相移方法去除DC项与共轭光束干扰以提升重建质量，可用于低吸收物体如堆叠石墨烯层的检测。
2023-11-07 physics.optics
Terahertz amplification and lasing in pump-probe experiments with hyperbolic polaritons in h-BN
本文从Floquet光学材料与光子时间晶体视角研究hBN中约25 THz泵浦诱导的极化激元态，揭示2 THz处光放大与参量不稳定性，并阐明其频率范围受泵浦强度和薄板厚度调控，为太赫兹非线性增强与实际应用提供新途径。
2024-02-23 physics.optics
Terahertz Emission From Diamond Nitrogen-Vacancy Centers
本研究利用金刚石NV中心，通过15T磁场下S=1态塞曼分裂与可见光选择性泵浦实现粒子数反转，产生可调谐太赫兹辐射，验证了声子弛豫主导与反转高效性，为下一代可调谐相干太赫兹源提供新路径。
2024-06-24 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Time-varying Nonlinear Effects in Terahertz Generation
本研究通过光泵浦ITO薄膜实验探究太赫兹产生中的时变非线性效应，发现χ(2)的亚皮秒演化会调制太赫兹的振幅、频率与偏振，将时变效应拓展至非线性领域，为单周期调制的时变现象研究提供新方向。
2024-09-11 physics.optics
Direct observation of terahertz frequency comb generationin difference-frequency quantum cascade lasers
太赫兹量子级联激光源是基于中红外器件腔内差频产生的，是目前唯一一种不需要庞大而昂贵的液氦冷却而能在0.6-6 THz范围内工作的电泵浦器件，是旋转分子光谱学和传感应用的重要资产。本文介绍了用波长为6.5 μm的分布反馈激光器和波长为6.9 μm左右的法布里-珀罗器件进行腔内混频实现的梳状运转。在78 K下，获得了1.8 ~ 3.3THz的超宽带THz辐射，总输出功率为8 μW.利用近红外脉冲光整流技术，采用基频参考THz梳状结构对THz辐射进行了多外差探测.下转换的节拍，同时获得，确认一个相等的间隔太赫兹发射低至1 MHz的精度。在未来，这种设置可以用于基于傅立叶变换的相位关系之间的发射太赫兹模式的评估，铺平了道路，室温，紧凑和现场部署的高等级太赫兹频率梳。
2021-03-17 physics.optics
Ultrashort pulse generation from a graphene-coupled passively mode-locked terahertz laser
研究通过在双金属半导体2.30-3.55 THz线激光器腔体上图案化多层石墨烯可饱和吸收体，首次实现了一种自启动、小型化的4.0 ps超短脉冲被动锁模太赫兹激光器。
2022-09-21 physics.optics
Room-temperature high-average-power strong-field terahertz source based on industrial high-repetition-rate femtosecond laser
针对传统激光器产生高平均功率强场太赫兹的局限，本研究利用工业级高重复率 ytterbium 飞秒激光通过优化倾斜脉冲前泵浦配置，实现高平均功率THz源，为相关应用提供新方案。
2025-04-19 physics.optics
Terahertz-driven, all-optical electron gun
具有窄能散、高电荷和低抖动的超短电子束对于解析金属、半导体和分子晶体中的相变是必不可少的。这些由光触发电子枪产生的半相对论性光束也被注入x射线光源的加速器。这些时间分辨电子衍射或X射线实验的可实现分辨率受到常规RF枪中的表面场和定时抖动限制的阻碍，到目前为止，它们分别为<200 MV/m和>96 fs。由光学产生的单周期太赫兹脉冲驱动的电子枪提供了一种实用的解决方案，不仅能够实现GV/m表面场，而且还具有绝对的定时稳定性，因为脉冲是由与光触发器相同的激光器产生的。在这里，我们展示了一个全光学太赫兹枪产生的峰值电子能量接近1千电子伏，加速300 MV/m太赫兹领域在一个新的微米级波导结构。我们还实现了准单能，子千电子伏束与32 fC的电荷，这已经可以用于时间分辨低能电子衍射。这种超紧凑、易于实现的枪由固有同步的THz脉冲驱动，该THz脉冲由已经存在的光注入器激光器的放大臂泵浦，提供了一种具有改变基于加速器的科学的潜力的新工具。
2016-05-21 physics.acc-ph physics.optics
Strong broadband intensity noise squeezing from near-infrared to terahertz frequencies in semiconductor lasers with nonlinear dissipation
本文提出利用具有尖锐强度依赖耗散的半导体激光器，在红外到太赫兹波段实现超过10 dB的强宽带强度噪声压缩，并展示自脉冲与双稳态行为，为片上量子光通信、计算和传感提供新平台。
2024-05-07 physics.optics quant-ph
Self-Referenced Terahertz Semiconductor Dual-Comb Sources
本文提出一种无需外部锁定组件的自参考方法，通过滤出一条双梳谱线与整体信号拍频以消除噪声，在纯THz QCL平台上实现了双梳信号的完全稳定，显著提升了长期稳定性，为高精度测量提供最简方案。
2022-06-21 physics.optics
Intracavity THz generation using a thin lithium niobate plate in a compact Kerr-lens mode-locked Yb:CALGO bulk oscillator
Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学）；Vilnius University Laser Research Center（维尔纽斯大学激光研究中心）；Helmut-Schmidt-Universität（赫尔穆特·施密特大学）
本研究在紧凑型克尔透镜锁模Yb:CALGO固体振荡器中，利用50微米厚铌酸锂片通过光整流实现腔内太赫兹产生，获85 MHz重复频率、120 W太赫兹功率，为高重复频率太赫兹时域光谱系统提供了替代方案。
2026-09-21 physics.optics
