Fundamental studies on semiconductor coupled multilayer cavity for novel planar-type terahertz emission devices

新型平面型太赫兹发射器件半导体耦合多层腔的基础研究

• 批准号: 22360030
• 负责人: KITADA Takahiro
• 金额: $ 12.15万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22360030/
• 关键词: テラヘルツ/赤外材料・素子; 微小共振器; 非線形光学応答; MBE，エピタキシャル; 半導体ナノ構造; MBE、エピタキシャル; テラヘルツ/赤外料・素子; 差小共振器; MBE,エピタキシャル

Difference-frequency generation (DFG) of two cavity modes in a semiconductor coupled multilayer cavity is a new concept for compact and useful planar-type terahertz emission devices. In this study, we developed fundamental technologies for design and fabrication of the coupled multilayer cavity based on GaAs/AlAs multilayer structures and demonstrated its usefulness as a terahertz light source by measuring various types of frequency-mixing signals using femtosecond laser pulses. We found that the nonlinear susceptibility inversion inside the coupled cavity structure is one of the most important technologies for strong DFG in the terahertz region. The susceptibility inversion was successfully introduced by direct wafer-bonding of two epitaxial films grown on high-index substrates. Signal enhancement due to the inversion was clearly observed in both simulated and experimentally measured terahertz waveforms using femtosecond laser pulses.

半导体耦合多层腔中两种腔模的差频生成（DFG）是紧凑且有用的平面型太赫兹发射器件的新概念。在这项研究中，我们开发了基于 GaAs/AlAs 多层结构的耦合多层腔的设计和制造的基础技术，并通过使用飞秒激光脉冲测量各种类型的混频信号来证明其作为太赫兹光源的有用性。我们发现耦合腔结构内部的非线性磁化率反演是太赫兹区域强DFG最重要的技术之一。通过在高折射率衬底上生长的两个外延膜的直接晶圆键合成功地引入了磁化率反转。在使用飞秒激光脉冲模拟和实验测量的太赫兹波形中，可以清楚地观察到由于反转而导致的信号增强。

项目成果

InAs QDs embedded in strain-relaxed InGaAs barriers on (113)B GaAs substrates

InAs 量子点嵌入 (113)B GaAs 衬底上的应变松弛 InGaAs 势垒中

• 发表时间: 2012
• 作者: S. Katoh;et al.
• 通讯作者: et al.

Terahertz emission from a GaAs/AlAs coupled multilayer cavity with nonlinear optical susceptibility inversion

采用非线性光学磁化率反演的 GaAs/AlAs 耦合多层腔的太赫兹发射

• DOI: 10.1063/1.4813012
• 发表时间: 2013
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Kitada;S. Katoh;T. Takimoto;Y. Nakagawa;K. Morita;and T. Isu
• 通讯作者: and T. Isu

(113)B GaAs/AlAs多層膜結合共振器構造の二つの共振器モードを利用したテラヘルツ帯差周波発生

(113)B 使用 GaAs/AlAs 多层耦合谐振器结构的两种谐振器模式产生太赫兹带差频率

• 发表时间: 2011
• 作者: 加藤翔;他
• 通讯作者: 他

超短パルス光照射によるGaAs/AlAs結合共振器からのテラヘル帯差周波発生とそのシミュレーション

超短脉冲光照射GaAs/AlAs耦合谐振器产生太赫带差频率及其仿真

• 发表时间: 2012
• 作者: 北田 貴弘;滝本 隼主;加藤 翔;森田 健;井須 俊郎
• 通讯作者: 井須 俊郎

半導体多層膜結合共振器によるテラヘルツ光発生

使用半导体多层耦合谐振器产生太赫兹光

• 发表时间: 2012
• 作者: 森田 健;北田 貴弘;井須 俊郎
• 通讯作者: 井須 俊郎