Tunable THz Oscillators Based on Synchronously-Pumped Optical Parametric Oscillation in GaSe and GaAs Crystals

基于 GaSe 和 GaAs 晶体同步泵浦光参量振荡的可调谐太赫兹振荡器

基本信息

  • 批准号:
    0214118
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-09-01 至 2007-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We propose to investigate a new type of tunable THz oscillators based on a bulk GaSe crystal, a bulk GaAs crystal, and bonded multiple GaAs plates, each of which is synchronously pumped by subpicosecond laser pulses. The mechanism for this type of the THz oscillators lies in phase-matched or quasi-phase-matched optical parametric oscillation in these structures. By using ultrashort laser pulses, we can take advantage of high peak laser intensities. Besides the conventional OPO in which the idler is resonant in a cavity, we will also use a configuration in which both pump and idler waves resonant the cavity. Such a configuration is very stable, unlike a doubly-resonant OPO. To accomplish our objectives, we propose to investigate THz parametric processes including phase-matched optical rectification, difference-frequency generation, parametric oscillation and amplification. For GaSe crystals, we can achieve phase-matching based on birefringence of the crystals. On the other hand, for a bulk GaAs material in order to achieve phase matching, the pump wavelength should be less than that corresponding to the onset of two-photon absorption. Therefore, two-photon absorption (TPA) can be an important issue. Our estimate shows that TPA may increase the threshold intensity for the oscillation. However, it would not cause the optical damage or sizeable thermal effect. We plan to investigate how TPA affects the proposed THz oscillator. We also plan to theoretically explore performance of OPOs in the presence of TPA in addition to our proposed experimental activities. This theoretical component will be used to predict how TPA affects OPOs and to support our experimental findings. We will also implement all these parametric devices in alternatively-rotated diffusion-bonded GaAs plates. In this case, however, by properly choosing the thicknesses of the GaAs plates, we can use the pump photon energy below the half of the bandgap to completely avoid TPA. Following our recent success in efficient THz generation in GaSe, we will attempt to implement our new idea on an integrated, efficient, and compact pulsed THz system based on intracavity difference-frequency generation inside a near-degenerate optical parametric oscillator, pumped by a frequency-doubled Nd:YAG or Nd:YVO4 laser. Our tunable THz oscillator can be used for remote sensing, chemical identification, biomedical imaging, target recognition, and security screening. It has temporal and spatial coherence far more superior than the THz sources from THz antennas and other similar techniques.
我们提出了一种新型的可调谐太赫兹振荡器的基础上,体砷化镓晶体,体GaAs晶体,并结合多个GaAs板,其中每个都是同步泵浦的亚皮秒激光脉冲。这类太赫兹振荡器的机理在于这些结构中的相位匹配或准相位匹配光学参量振荡。通过使用超短激光脉冲,我们可以利用高峰激光强度。除了传统的光参量振荡器中的闲频谐振在一个腔中,我们也将使用一种配置,其中泵和闲频波谐振腔。这种结构非常稳定,不像双谐振OPO。为了实现我们的目标,我们建议研究太赫兹参量过程,包括相位匹配光整流,差频产生,参量振荡和放大。对于GaSe晶体,我们可以基于晶体的双折射来实现相位匹配。另一方面,对于体GaAs材料,为了实现相位匹配,泵浦波长应该小于对应于双光子吸收开始的波长。因此,双光子吸收(TPA)可能是一个重要的问题。我们的估计表明,TPA可能会增加振荡的阈值强度。然而,它不会引起光学损伤或相当大的热效应。我们计划研究TPA如何影响所提出的太赫兹振荡器。我们还计划在理论上探索的性能OPOs在TPA的存在下,除了我们提出的实验活动。这个理论组成部分将被用来预测TPA如何影响OPO,并支持我们的实验结果。我们也将在交替旋转扩散键合GaAs板中实现所有这些参数器件。然而,在这种情况下,通过适当地选择GaAs板的厚度,我们可以使用低于带隙一半的泵浦光子能量来完全避免TPA。继我们最近在GaSe中高效产生THz的成功之后,我们将尝试在基于近简并光学参量振荡器内的腔内差频产生的集成,高效和紧凑的脉冲THz系统上实现我们的新想法,该系统由倍频Nd:YAG或Nd:YVO4激光器泵浦。我们的可调谐太赫兹振荡器可用于遥感,化学识别,生物医学成像,目标识别和安全筛选。它的时间和空间相干性远远上级太赫兹天线和其他类似技术的太赫兹源。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Yujie Ding其他文献

LRCoin: Leakage-resilient Cryptocurrency Based on Bitcoin for Data Trading in IoT
LRCoin:基于比特币的防泄漏加密货币,用于物联网数据交易
  • DOI:
    10.1109/jiot.2018.2878406
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Yong Yu;Yujie Ding;Yanqi Zhao;Yannan Li;Yi Zhao;Xiaojiang Du;Mohsen Guizani
  • 通讯作者:
    Mohsen Guizani
Influencenbsp;ofnbsp;alkalinbsp;metalnbsp;compoundnbsp;fluxesnbsp;onnbsp;Gd2O2S:Tbnbsp;particlenbsp;andnbsp;luminescence
影响
Insights into hydraulic conductivity, mechanical properties, and microstructure of fly ash-modified clay anti-seepage layer to red mud leachate
对粉煤灰改性黏土防渗层对赤泥渗滤液的水力传导率、力学性能和微观结构的见解
  • DOI:
    10.1016/j.cscm.2024.e04190
  • 发表时间:
    2025-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.600
  • 作者:
    Yibo Zhang;Yujie Ding;Yulong Wang;Yue Yu;Qian Chen;Zheng Wu
  • 通讯作者:
    Zheng Wu
A review on switchable building envelopes for low-energy buildings
  • DOI:
    10.1016/j.rser.2024.114716
  • 发表时间:
    2024-09-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Guangpeng Zhang;Huijun Wu;Jia Liu;Yanchen Liu;Yujie Ding;Huakun Huang
  • 通讯作者:
    Huakun Huang
Formation of [3]Pseudorotaxanes from β-cyclodextrin and a Series of Dicarboxylic Acids with Their corresponding α,ω-alkanedicarboxylate Anions
由β-环糊精和一系列二羧酸及其相应的α,β-链烷二羧酸根阴离子形成[3]拟轮烷
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Qingping Song;Yujie Ding;Jiangang Gao;Hongwei Chen;Qijin Zhan
  • 通讯作者:
    Qijin Zhan

Yujie Ding的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Yujie Ding', 18)}}的其他基金

Transforming conventional PPLN-based frequency converters to cover 13-30 microns: bridging gap between mid-infrared and THz regions
将传统的基于 PPLN 的变频器改造为覆盖 13-30 微米:弥合中红外和太赫兹区域之间的差距
  • 批准号:
    1027360
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Compact, portable, and widely-tunable THz source based on intracavity frequency mixing inside Nd:LSB laser: a novel approach
基于 Nd:LSB 激光器腔内混频的紧凑、便携式、广泛可调的太赫兹源:一种新颖的方法
  • 批准号:
    0925054
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
SGER: Chemical-Agent Identifier Based on THz Absorption Spectroscopy
SGER:基于太赫兹吸收光谱的化学药剂识别器
  • 批准号:
    0345970
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NER: Initiative on novel nanostructures and nanodevices based on semiconductor epitaxial growth
NER:基于半导体外延生长的新型纳米结构和纳米器件的倡议
  • 批准号:
    0302736
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SGER: Design, growth, and characterization of quantum-well dots
SGER:量子阱点的设计、生长和表征
  • 批准号:
    0296171
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Arkansas Center for Nanodevices (ACEND)
阿肯色州纳米器件中心 (ACEND)
  • 批准号:
    0082975
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SGER: Design, growth, and characterization of quantum-well dots
SGER:量子阱点的设计、生长和表征
  • 批准号:
    0084750
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SGER: Transversely-Pumped Counter-Propagating Optical Parametric Amplifiers
SGER:横向泵浦反向传播光参量放大器
  • 批准号:
    9821035
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Surface-Emitting Second-Harmonic Generation and Nonlinear Optical Devices Using Semiconductor Asymmetric Quantum Well Structures (SGER)
使用半导体不对称量子阱结构 (SGER) 的表面发射二次谐波产生和非线性光学器件
  • 批准号:
    9406921
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

基于THz光栅指纹波谱和机器学习算法的病原菌无标记快速检测新技 术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于改进的 THz s-SNOM 技术的细菌成像与 识别方法研究
  • 批准号:
    HZY24F030001
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于光子集成芯片的新体制Sub-THz波段超宽带相控阵收发信机及其关键技术研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于蛋白网络差异的胶质瘤分子分型THz光谱识别与机理研究
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0524
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
空天地一体化网络THz/RF多频段通信性能分析与频谱优化研究
  • 批准号:
    2023JJ40774
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
负载美法仑及THZ1的可注射温敏双药递送系统在视网膜母细胞瘤治疗中的研究
  • 批准号:
    32301172
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于高时空分辨THz-STM的范德华异质结超快动力学成像研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于石墨烯纳米壳核结构和数字微流控的THz生物传感关键技术及在外泌体精准定量检测中的应用研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
用于分析循环外泌体中PD-L1及PD-1表达的DNA-MXene智能水凝胶型THz狭缝传感芯片的研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于涡旋THz光纤的集成式微流传感平台的构建及其用于CTC超敏检测及活性分析的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

サブバンド間遷移機構の革新による未踏周波数・室温動作THz-QCL実現に関する研究
通过创新子带间跃迁机制实现未探索频率和室温下太赫兹-QCL的研究
  • 批准号:
    24H00048
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
熱鈍感マイクロコムによる次世代THzキャリア発生
使用热不敏感微梳产生下一代太赫兹载流子
  • 批准号:
    24K01386
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
光渦チャープパルス列を用いた花弁状ビームのTHz域超高速回転
利用光学涡旋啁啾脉冲串在太赫兹区域超高速旋转花瓣形光束
  • 批准号:
    24K01369
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Photonic-Enabled THz Duplex Metasurface: Advancing Communication and Sensing
光子太赫兹双工超表面:推进通信和传感
  • 批准号:
    24K17324
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
集積型THz高次高調波発生デバイスの開発
集成太赫兹高次谐波发生装置的研制
  • 批准号:
    24K08292
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
THzメタマテリアル共振器によるフォノン強結合状態の実現と物性制御への応用
利用太赫兹超材料谐振器实现强声子耦合态及其物理性质控制的应用
  • 批准号:
    23K21084
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Multi-dimensional quantum-enabled sub-THz Space-Borne ISAR sensing for space domain awareness and critical infrastructure monitoring - SBISAR
用于空间域感知和关键基础设施监测的多维量子亚太赫兹星载 ISAR 传感 - SBISAR
  • 批准号:
    EP/Y022092/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Research Grant
共焦点THz近接場分光イメージングシステムの構築とバイオメディカル応用
共焦太赫兹近场光谱成像系统构建及生物医学应用
  • 批准号:
    23K22820
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
ミリ波・THz波帯における優れた液晶材料の探索とその応用に関する研究
寻找毫米波/太赫兹波段优异液晶材料及其应用研究
  • 批准号:
    24K08234
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
サブTHzブリルアンビート光と二光子吸収応答受光系による高空間分解能歪み分布計測
使用亚太赫兹布里渊拍光和双光子吸收响应接收系统进行高空间分辨率应变分布测量
  • 批准号:
    24K00894
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 22.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了