High Power Laser Science and Engineering, Volume. 11, Issue 5, 05000e62(2023)

Optical rectification in 4H-SiC: paving the way to generate strong terahertz fields with ultra-wide bandwidth

Fangjie Li1,2, Kai Zhong1,2、*, Yiwen Zhang1,2, Tong Wu3, Yuxin Liu1,2, Hongzhan Qiao1,2, Jining Li1,2, Degang Xu1,2, and Jianquan Yao1,2
Author Affiliations
  • 1School of Precision Instruments and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin, China
  • 2Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology, Ministry of Education (Tianjin University), Tianjin, China
  • 3School of Marine Science and Technology, Tianjin University, Tianjin, China
  • show less
    References(77)

    [1] H. Y. Hwang, S. Fleischer, N. C. Brandt, B. G. Perkins, M. Liu, K. Fan, A. Sternbach, X. Zhang, R. D. Averitt, K. A. Nelson. J. Mod. Opt., 62, 1447(2015).

    [2] T. Elsaesser, K. Reimann, M. Woerner. J. Chem. Phys., 142, 212301(2015).

    [3] T. Kampfrath, K. Tanaka, K. A. Nelson. Nat. Photon., 7, 680(2013).

    [4] T. Kampfrath, A. Sell, G. Klatt, A. Pashkin, S. Mährlein, T. Dekorsy, M. Wolf, M. Fiebig, A. Leitenstorfer, R. Huber. Nat. Photon., 5, 31(2011).

    [5] O. Schubert, M. Hohenleutner, F. Langer, B. Urbanek, C. Lange, U. Huttner, D. Golde, T. Meier, M. Kira, S. W. Koch, R. Huber. Nat. Photon., 8, 119(2014).

    [6] J. Takeda, K. Yoshioka, Y. Minami, I. Katayama. J. Phys. D: Appl. Phys., 51, 103001(2018).

    [7] W. Liu, L. Sun, Z. Yu, Y. Liu, Q. Jia, B. Sun, H. Xu. Opt. Lett., 46, 4398(2021).

    [8] D. Daranciang, J. Goodfellow, M. Fuchs, H. Wen, S. Ghimire, D. A. Reis, H. Loos, A. S. Fisher, A. M. Lindenberg. Appl. Phys. Lett., 99, 141117(2011).

    [9] H. Li, Y. Lu, Z. He, Q. Jia, L. Wang. J. Infrared Milli. Terahz. Waves, 37, 649(2016).

    [10] S. Kasai, M. Watanabe, T. Ouchi. Jpn. J. Appl. Phys., 46, 4163(2007).

    [11] X. Ropagnol, M. Bouvier, M. Reid, T. Ozaki. J. Appl. Phys., 116, 043107(2014).

    [12] M. Xu, M. Mittendorff, R. J. B. Dietz, H. Künzel, B. Sartorius, T. Göbel, H. Schneider, M. Helm, S. Winnerl. Appl. Phys. Lett., 103, 251114(2013).

    [13] X. Ropagnol, M. Khorasaninejad, M. Raeiszadeh, S. Safavi-Naeini, M. Bouvier, C. Y. Côté, A. Laramée, M. Reid, M. A. Gauthier, T. Ozaki. Opt. Express, 24, 11299(2016).

    [14] T. S. Seifert, L. Cheng, Z. Wei, T. Kampfrath, J. Qi. Appl. Phys. Lett., 120, 180401(2022).

    [15] R. Rouzegar, A. L. Chekhov, Y. Behovits, B. R. Serrano, M. A. Syskaki, C. H. Lambert, D. Engel, U. Martens, M. Münzenberg, M. Wolf, G. Jakob, M. Kläui, T. S. Seifert, T. Kampfrath. Phys. Rev. Appl., 19, 034018(2023).

    [16] H. Hamster, A. Sullivan, S. Gordon, W. White, R. W. Falcone. Phys. Rev. Lett., 71, 2725(1993).

    [17] A. D. Koulouklidis, C. Gollner, V. Shumakova, V. Y. Fedorov, A. Pugžlys, A. Baltuška, S. Tzortzakis. Nat. Commun., 11, 292(2020).

    [18] C. P. Hauri, C. Ruchert, C. Vicario, F. Ardana. Appl. Phys. Lett., 99, 161116(2011).

    [19] F. Roeder, M. Shalaby, B. Beleites, F. Ronneberger, A. Gopal. Opt. Express, 28, 36274(2020).

    [20] B. Zhang, Z. Ma, J. Ma, X. Wu, C. Ouyang, D. Kong, T. Hong, X. Wang, P. Yang, L. Chen, Y. Li, J. Zhang. Laser Photonics Rev., 15, 2000295(2021).

    [21] G. Polónyi, B. Monoszlai, G. Andriukaitis, G. Gäumann, T. Balciunas, A. Pugzlys, A. Baltuska, T. Feurer, J. Hebling, J. A. Fülöp. Opt. Express, 24, 23872(2016).

    [22] Y. Zhang, K. Li, H. Zhao. Front. Optoelectron., 14(2021).

    [23] F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, F. A. Hegmann. Opt. Express, 15, 13212(2007).

    [24] T. Löffler, T. Hahn, M. Thomson, F. Jacob, H. G. Roskos. Opt. Express, 13, 5353(2005).

    [25] N. Hekmat, T. Vogel, Y. Wang, S. Mansourzadeh, F. Aslani, A. Omar, M. Hoffmann, F. Meyer, C. J. Saraceno. Opt. Mater. Express, 10, 2768(2020).

    [26] W. Ji, A. K. Kukaswadia, Z. C. Feng, S. H. Tang, P. Becla. J. Cryst. Growth, 138, 187(1994).

    [27] L. P. Gonzalez, S. Guha, S. Trivedi. Conference on Lasers and Electro-Optics, CWA47(2004).

    [28] Q. Meng, B. Zhang, S. Zhong, L. Zhu. Appl. Phys. A, 122, 582(2016).

    [29] Y. Moriguchi, Y. Tokizane, Y. Takida, K. Nawata, T. Eno, S. Nagano, H. Minamide. Appl. Phys. Lett., 113, 121103(2018).

    [30] W. Wang, X. Zhang, Q. Wang, Z. Cong, X. Chen, Z. Liu, Z. Qin, P. Li, G. Tang, N. Li, C. Wang, Y. Li, W. Cheng. Opt. Lett., 39, 754(2014).

    [31] Y. Wang, L. Tang, D. Xu, C. Yan, Y. He, J. Shi, D. Yan, H. Liu, M. Nie, J. Feng, J. Yao. Opt. Express, 25, 8926(2017).

    [32] J. Hebling, G. Almási, I. Kozma, J. Kuhl. Opt. Express, 10, 1161(2002).

    [33] J. A. Fülöp, L. Pálfalvi, S. Klingebiel, G. Almási, F. Krausz, S. Karsch, J. Hebling. Opt. Lett., 37, 557(2012).

    [34] J. A. Fülöp, Z. Ollmann, C. Lombosi, C. Skrobol, S. Klingebiel, L. Pálfalvi, F. Krausz, S. Karsch, J. Hebling. Opt. Express, 22, 20155(2014).

    [35] X. Wu, S. Chai, J. Ma, B. Zhang, C. Xia, Z. Fang, D. Kong, J. Wang, H. Liu, C. Zhu, X. Wang, C. Ruan, Y. Li. Chin. Opt. Lett., 16, 041901(2018).

    [36] X. Wu, J. Ma, B. Zhang, S. Chai, Z. Fang, C. Xia, D. Kong, J. Wang, H. Liu, C. Zhu, X. Wang, C. Ruan, Y. Li. Opt. Express, 26, 7107(2018).

    [37] C. Lombosi, G. Polónyi, M. Mechler, Z. Ollmann, J. Hebling, J. A. Fülöp. New J. Phys., 17, 083041(2015).

    [38] J. A. Fülöp, L. Pálfalvi, G. Almási, J. Hebling. Opt. Express, 18, 12311(2010).

    [39] J. A. Fülöp, L. Pálfalvi, M. C. Hoffmann, J. Hebling. Opt. Express, 19, 15090(2011).

    [40] S. B. Bodrov, A. A. Murzanev, Y. A. Sergeev, Y. A. Malkov, A. N. Stepanov. Appl. Phys. Lett., 103, 251103(2013).

    [41] M. I. Bakunov, S. B. Bodrov, E. A. Mashkovich. J. Opt. Soc. Am. B, 28, 1724(2011).

    [42] M. I. Bakunov, S. B. Bodrov. J. Opt. Soc. Am. B, 31, 2549(2014).

    [43] K. Ravi, W. R. Huang, S. Carbajo, X. Wu, F. X. Kärtner. Opt. Express, 22, 20239(2014).

    [44] K. Ravi, W. R. Huang, S. Carbajo, E. A. Nanni, D. N. Schimpf, E. P. Ippen, F. X. Kärtner. Opt. Express, 23, 5253(2015).

    [45] G. Tóth, L. Pálfalvi, J. A. Fülöp, G. Krizsán, N. H. Matlis, G. Almási, J. Hebling. Opt. Express, 27, 7762(2019).

    [46] L. Wang, T. Kroh, N. H. Matlis, F. X. Kärtner. J. Opt. Soc. Am. B, 37, 1000(2020).

    [47] D. Jang, K. Y. Kim. Opt. Express, 28, 21220(2020).

    [48] L. Wang, G. Tóth, J. Hebling, F. X. Kärtner. Laser Photon. Rev., 14, 2000021(2020).

    [49] Z. Ollmann, J. A. Fülöp, J. Hebling, G. Almási. Opt. Commun., 315, 159(2014).

    [50] F. Blanchard, B. E. Schmidt, X. Ropagnol, N. Thiré, T. Ozaki, R. Morandotti, D. G. Cooke, F. Légaré. Appl. Phys. Lett., 105, 241106(2014).

    [51] L. Pálfalvi, J. Hebling, J. Kuhl, Á. Péter, K. Polgár. J. Appl. Phys., 97, 123505(2005).

    [52] X. Wu, C. Zhou, W. R. Huang, F. Ahr, F. X. Kärtner. Opt. Express, 23, 29729(2015).

    [53] S. Niedermeier, H. Schillinger, R. Sauerbrey, B. Adolph, F. Bechstedt. Appl. Phys. Lett., 75, 618(1999).

    [54] K. Nakayama, A. Matsubara, S. Okajima, K. Kawahata, K. Tanaka, T. Akiyama, H. Kinoshita, M. Yoshimoto, T. Takahashi. 35th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, 1(2010).

    [55] S. Wang, M. Zhan, G. Wang, H. Xuan, W. Zhang, C. Liu, C. Xu, Y. Liu, Z. Wei, X. Chen. Laser Photonics Rev., 7, 831(2013).

    [56] H. Fan, C. Xu, Z. Wang, G. Wang, C. Liu, J. Liang, X. Chen, Z. Wei. Opt. Lett., 39, 6249(2014).

    [57] M. Naftaly, J. F. Molloy, B. Magnusson, Y. M. Andreev, G. V. Lanskii. Opt. Express, 24, 2590(2016).

    [58] M. P. Fischer, J. Bühler, G. Fitzky, T. Kurihara, S. Eggert, A. Leitenstorfer, D. Brida. Opt. Lett., 42, 2687(2017).

    [59] G. L. Harris. Properties of Silicon Carbide(1995).

    [60] J. H. Strait, P. A. George, J. Dawlaty, S. Shivaraman, M. Chandrashekhar, F. Rana, M. G. Spencer. Appl. Phys. Lett., 95, 051912(2009).

    [61] X. Guo, Z. Peng, P. Ding, L. Li, X. Chen, H. Wei, Z. Tong, L. Guo. Opt. Mater. Express, 11, 1080(2021).

    [62] M. Nagai, E. Matsubara, M. Ashida. Opt. Express, 20, 6509(2012).

    [63] V. Apostolopoulos, M. E. Barnes. J. Phys. D: Appl. Phys., 47, 374002(2014).

    [64] H. Wu, Q. Guo, Y. Tu, Z. Lyu, X. Wang, Y. Li, Z. Zhou, D. Zhang, Z. Zhao, J. Yuan. Chin. Phys. Lett., 38, 074201(2021).

    [65] S. Zhong, Z. Zhai, J. Li, L. Zhu, J. Li, K. Meng, Q. Liu, L. Du, J. Zhao, Z. Li. Opt. Express, 23, 31313(2015).

    [66] V. Grivickas, A. Galeckas, P. Grivickas, J. Linnros. Mater. Sci. Forum, 555, 338(2000).

    [67] B. Gu, J. He, W. Ji, H. Wang. J. Appl. Phys., 103, 073105(2008).

    [68] P. E. Powers, J. W. Haus. Fundamentals of Nonlinear Optics(2011).

    [69] H. Sato, M. Abe, I. Shoji, J. Suda, T. Kondo. J. Opt. Soc. Am. B, 26, 1892(2009).

    [70] J. A. L’huillier, G. Torosyan, M. Theuer, Y. Avetisyan, R. Beigang. Appl. Phys. B, 86, 185(2007).

    [71] S. Carbajo, J. Schulte, X. Wu, K. Ravi, D. N. Schimpf, F. X. Kärtner. Opt. Lett., 40, 5762(2015).

    [72] G. Tóth, J. Fülöp, J. Hebling. Opt. Express, 25, 28258(2017).

    [73] P. S. Nugraha, G. Krizsán, G. Polónyi, M. I. Mechler, J. Hebling, G. Tóth, J. A. Fülöp. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 51, 094007(2018).

    [74] F. X. Kärtner, F. Ahr, A.-L. Calendron, H. Çankaya, S. Carbajo, G. Chang, G. Cirmi, K. Dörner, U. Dorda, A. Fallahi, A. Hartin, M. Hemmer, R. Hobbs, Y. Hua, W. R. Huang, R. Letrun, N. Matlis, V. Mazalova, O. D. Mücke, E. Nanni, W. Putnam, K. Ravi, F. Reichert, I. Sarrou, X. Wu, A. Yahaghi, H. Ye, L. Zapata, D. Zhang, C. Zhou, R. J. D. Miller, K. K. Berggren, H. Graafsma, A. Meents, R. W. Assmann, H. N. Chapman, P. Fromme. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A, 829, 24(2016).

    [75] L. J. Wong, A. Fallahi, F. X. Kärtner. Opt. Express, 21, 9792(2013).

    [76] D. Zhang, Y. Zeng, M. Fakhari, X. He, N. H. Matlis, F. X. Kärtner. Appl. Phys. Rev., 9, 031407(2022).

    [77] N. H. Matlis, F. Ahr, A.-L. Calendron, H. Cankaya, G. Cirmi, T. Eichner, A. Fallahi, M. Fakhari, A. Hartin, M. Hemmer, W. R. Huang, H. Ishizuki, S. W. Jolly, V. Leroux, A. R. Maier, J. Meier, W. Qiao, K. Ravi, D. N. Schimpf, T. Taira, X. Wu, L. Zapata, C. Zapata, D. Zhang, C. Zhou, F. X. Kärtner. Nucl. Instrum. Methods. Phys. Res. A, 909, 27(2018).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Fangjie Li, Kai Zhong, Yiwen Zhang, Tong Wu, Yuxin Liu, Hongzhan Qiao, Jining Li, Degang Xu, Jianquan Yao. Optical rectification in 4H-SiC: paving the way to generate strong terahertz fields with ultra-wide bandwidth[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2023, 11(5): 05000e62

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Apr. 7, 2023

    Accepted: Jun. 8, 2023

    Published Online: Oct. 7, 2023

    The Author Email: Kai Zhong (zhongkai@tju.edu.cn)

    DOI:10.1017/hpl.2023.52

    Topics