通过GaN光导发射器有效地在芯片上产生和检测太赫兹
Can B Uzundal1,2,3, Qixin Feng1,2, Weichen Tang1,2
1Department of Physics, University of California, Berkeley, CA, USA.
Light, science & applications
|June 25, 2025
概括
化 (GaN) 能够产生高效的太赫兹波,克服传统材料的局限性. 这项研究表明,使用GaN光导发射器,光学到特拉赫兹的转换效率接近100%.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 固态物理 固态物理
- 太赫兹科学是一门太赫兹科学.
背景情况:
- 通过光导发射器生成太赫兹 (THz) 提供了高效的光学光子向下转换,不受曼利-罗威关系的约束.
- 由于半导体特性,使用化 (GaAs) 等材料的当前THz光导装置的效率有限.
研究的目的:
- 为了证明使用化 (GaN),一个大带隙半导体,高效的太赫兹波产生.
- 调查激光对GaN电光反应的刺激性贡献,并利用它来增强THz发射.
主要方法:
- 利用第一原理计算和实验调查来研究静电场下的GaN中的激发性Stark转移.
- 开发了一种新的紫外 (UV) 探针光谱技术,用于在现场特征THz电场强度.
- 制造的GaN光导发射器以共平面条纹波导配置.
主要成果:
- 观察到GaN中强大的激发性斯塔克转移,证实其适合电光调制.
- 证明太赫兹功率与光学激发功率和应用电场都以二进制的方式扩展.
- 在高偏差场 (116 kV/cm) 中,在0.03-1 THz带宽范围内,实现了接近100%的光向特拉赫兹转换效率.
结论:
- 对于高效的太赫兹光导发射器来说,GaN是一个有前途的材料,它超越了现有的基于GaAs的设备的局限性.
- 展示的紫外线探针光谱学提供了一种有效的方法来表征THz生成.
- 对GaN设备的进一步优化有可能实现更高的光学到特拉赫兹转换效率.
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