Оптика и спектроскопия
Авторам
Материалы для сверхбыстрой терагерцовой фотоники
Переводная версия: 10.61011/EOS.2023.02.55799.4443-22 
Минобрнауки РФ, Государственное задание, 2019-0903
Фонд поддержки молодых ученых имени Геннадия Комиссарова, Молодые ученые 2.0
Гусельников М.С.
1, Жукова М.О.
1, Козлов С.А.
1
1Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия 
Email: msguselnikov@itmo.ru, mozhukova@itmo.ru, sakozlov@itmo.ru
Поступила в редакцию: 14 декабря 2022 г.
В окончательной редакции: 14 декабря 2022 г.
Принята к печати: 7 января 2023 г.
Выставление онлайн: 13 марта 2023 г.
Для создания устройств сверхбыстрой терагерцовой фотоники необходимы материалы, обладающие высоким значением коэффициента нелинейного показателя преломления n2 и малым временем инерционности механизма нелинейности tau в терагерцовом спектральном диапазоне. В настоящей работе на основе теории колебательной нелинейности поляризационного отклика среды на воздействие излучения показано, что соотношение n2/tau для сред с нелинейностью колебательной природы определяется квадратом коэффициента теплового расширения вещества и пятой степенью частоты его доминирующей валентной колебательной моды. Приведены оценки величины n2/tau для ряда жидкостей и кристаллических материалов. Показано, что величина этого соотношения в терагерцовом спектральном диапазоне для рассмотренного среди прочих веществ альфа-пинена максимальна среди материалов с различными механизмами нелинейности показателя преломления в других спектральных диапазонах и составляет порядка 106 cm2/J. Ключевые слова: терагерцовый спектральный диапазон, высокоинтенсивное излучение, колебательная нелинейность, коэффициент нелинейного показателя преломления, инерционность механизма нелинейности.
- H. Hafez, X. Chai, A. Ibrahim, S. Mondal, D. Ferachou, X. Ropagnol, T. Ozaki. J. Opt., 18 (9), 093004 (2016). DOI: 10.1088/2040-8978/18/9/093004
- T. Elsaesser, K. Reimann, M. Woerner. Concepts and Applications of Nonlinear Terahertz Spectroscopy, 1st ed. (Morgan \& Claypool Publishers, San Rafael, 2019). DOI: 10.1088/2053-2571/aae931
- J. O'Hara, S. Ekin, W. Choi, I. Song. Technologies, 7 (2), 43 (2019). DOI: 10.3390/technologies7020043
- Y.H. Tao, A.J. Fitzgerald, V.P. Wallace. Sensors, 20 (3), 712 (2020). DOI: 10.3390/s20030712
- A.N. Tcypkin, M.V. Melnik, M.O. Zhukova, I.O. Vorontsova, S.E. Putilin, S.A. Kozlov, X.-Ch. Zhang. Opt. Express, 27 (8), 10419 (2019). DOI: 10.1364/OE.27.010419
- F. Novelli, Ch.Y. Ma, N. Adhlakha, E.M. Adams, Th. Ockelmann, D. Das Mahanta, P. Di Pietro, A. Perucchi, M. Havenith. Appl. Sci., 10 (15), 5290 (2020). DOI: 10.3390/app10155290
- K.J. Garriga Francis, M.L. Pac Chong, Y.E, X.-C. Zhang. Opt. Lett., 45 (20), 5628 (2020). DOI: 10.1364/OL.399999
- A. Tcypkin, M. Zhukova, M. Melnik, I. Vorontsova, M. Kulya, S. Putilin, S. Kozlov, S. Choudhary, R.W. Boyd. Phys. Rev. Appl., 15 (5), 054009 (2021). DOI:10.1103/physrevapplied.15.054009
- H.M. Gibbs. Optical Bistability: Controlling Light with Light, 1st ed. (Academic Press, NY., 1985)
- Н.Н. Розанов, В.Е. Семенов, Г.В. Ходова. Квант. электрон., 10 (11), 2355, (1983). [N.N. Rozanov, V.E. Semenov, G.V. Khodova. Quantum Electron., 12 (2), 193 (1982). DOI: 10.1070/QE1982v012n02ABEH005474]
- Н.Н. Розанов. Квант. электрон., 17 (10), 1340 (1990). [N.N. Rozanov. Quantum Electron., 20 (10), 1250, (1990). DOI: 10.1070/QE1990v020n10ABEH007458]
- K. Dolgaleva, D.V. Materikina, R.W. Boyd, S.A. Kozlov. Phys. Rev. A, 92 (2), 023809-1 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevA.92.023809
- M. Zhukova, M. Melnik, I. Vorontsova, A. Tcypkin, S. Kozlov. Photonics, 7 (4), 98 (2020). DOI: 10.3390/photonics704009
- С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин. М. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. 1 изд, (Наука, М., 1988)
- D. Cotter. In: Ultrafast phenomena 5: Proc. of the 5th OSA Topical Meeting Snowmass, Colorado, June 16-19, 1986, ed. by G.R. Fleming, A.E. Siegman. Springer Series in Chemical Physics (Springer, Berlin, Heidelberg, 1986), p. 274
- М.С. Гусельников, М.О. Жукова, С.А. Козлов. Оптич. журн., 89 (7), 3 (2022). DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-07-03-12 [M.S. Guselnikov, M.O. Zhukova, S.A. Kozlov. J. Opt. Technol. 89 (7), 371 (2022). DOI: 10.1364/JOT.89.000371]
- R.W. Boyd. Nonlinear Optics, 3rd ed. (Academic Press, San Diego, 2008)
- Q. Jin, E. Yiwen, S. Gao, X.-C. Zhang. Adv. Photon., 2 (1), 015001 (2020). DOI: 10.1117/1.AP.2.1.015001
- K. Lengyel, A. Peter, L. Kovacs, G. Corradi, L. Palfalvi, J. Hebling, M. Unferdorben, G. Dravecz, I. Hajdara, Zs. Szaller, K. Polgar. Appl. Phys. Rev., 2 (4), 040601 (2015). DOI: 10.1063/1.4929917
- И.А. Каплунов, Г.И. Кропотов, В.Е. Рогалин, А.А. Шахмин. Опт. и спектр., 128 (10), (2020). DOI: 10.21883/OS.2023.02.55021.4443-22 [I.A. Kaplunov, G.I. Kropotov, V.E. Rogalin, A.A. Shakhmin. Opt. Spectrosc., 128 (10), 1583 (2020). DOI: 10.1134/S0030400X20100136]
- H.H. Li. J. Phys. Chem. Ref. Data, 5 (2), 329 (1976). DOI: 10.1063/1.55553
- G.M. Hale, M.R. Querry. Appl. Opt., 12 (3), 555 (1973). DOI: 10.1364/AO.12.000555
- K.B. Bec, C.W. Huck. Front. Chem., 7, (2019). DOI: 10.3389/fchem.2019.00048
- M. Pradhita, M. Masruri, M.F. Rahman. In: Proc.IConSSE FSM SWCU (2015), p. BC.90
- A. Ashkin, G.D. Boyd, J.M. Dziedzic, R.G. Smith, A.A. Ballman, J.J. Levinstein, K. Nassau. Appl. Phys. Lett., 9 (1), 72 (1966). DOI: 10.1063/1.1754607
- D.N. Nikogosyan. Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey, 1st ed. (Springer-Verlag, NY., 2005). DOI: 10.1007/b138685
- J. Ilic Pajic, G. Ivanic, I. Radovic, A. Grujic, J. Stajic-Trov sic, M. Stijepovic, M. Kijevv canin. J. Chemical Thermodynamics, 144, 106065 (2020). DOI: 10.1016/j.jct.2020.106065
- P.P. Markowicz, M. Samoca, J. Cerne, P.N. Prasad, A. Pucci. Opt. Expr., 12 (21), 5209 (2004). DOI: 10.1364/opex.12.005209
- G. S. Kell. J. Chem. Eng. Data, 12 (1), 66 (1967). DOI: 10.1021/je60032a018
- Z. Wilkes, S. Varma, Y.-H. Chen, H. Milchberg, T. Jones, A. Ting. Appl. Phys. Lett., 94 (21), 211102 (2009). DOI: 10.1063/1.3142384
- D.E. Zelmon, D.L. Small, D. Jundt. J. Opt. Soc. Am. B, 14 (12), 3319 (1997). DOI: 10.1364/JOSAB.14.003319
- J.D. Axe, D.F. O'Kane. Appl. Phys. Lett., 9 (1), 58 1966. DOI: 10.1063/1.1754600
- И.А. Кулагин, Р.А. Ганеев, Р.И. Тугушев, А.И. Ряснянский, Т.Б. Усманов. Квант. электрон., 34 (7), 657 (2004). [I.A. Kulagin, R.A. Ganeev, R.I. Tugushev, A.I. Ryasnyansky, T. Usmanov.] Quantum Electron., 34 (7), 657 (2004). DOI: 10.1070/QE2004v034n07ABEH002823]
- J. Hebling, M.C. Hoffmann, K.L. Yeh, G. Toth, K.A. Nelson. In: Ultrafast Phenomena XVI, ed. by P. Corkum, S. Silvestri, K. Nelson, E. Riedle, R. Schoenlein. Springer Ser. in Chemical Physics (Springer, Berlin, Heidelberg, 2009), v. 92, p. 651. DOI: 10.1007/978-3-540-95946-5_211
- R. DeSalvo, A.A. Said, D.J. Hagan, E.W. van Stryland, M. Sheik-Bahae. IEEE J. Quant. Electron., 32 (8), 1324 (1996). DOI: 10.1109/3.511545
- T. Ji, Z. Zhang, M. Chen, T. Xiao. In: Proc. SPIE 8909, International Symposium on Photoelectronic Detection and Imaging 2013: Terahertz Technologies and Applications (23 August 2013), p. 89090Z. DOI: 10.1117/12.2034616
- P.D. Pathak, N.G. Vasavada. Acta Crystallogr. A, 26 (6), 655 (1970). DOI:10.1107/s0567739470001602
- A. Rao, K. Narender, K. Rao, N. Krishna. J. Mod. Phys., 4 (2), 208 (2013). DOI: 10.4236/jmp.2013.42029
- W.L. Smith, J.H. Bechtel, N. Bloembergen. Phys. Rev. B, 12 (2), 706 (1975). DOI: 10.1103/PhysRevB.12.706
- В.Ю. Бодряков. Неорган. материалы, 56 (6), 666 (2020). DOI: 10.31857/S0002337X20060032 [V.Y. Bodryakov. Inorg. Mater., 56 (6), 633 (2020). DOI: 10.1134/S0020168520060035]
- M.R. Querry. Optical constants of minerals and other materials from the millimeter to the ultraviolet, 1st ed. (NTIS Springfield, Virginia, 1987)
- H. Zhang, S. Virally, Q. Bao, L. Kian Ping, S. Massar, N. Godbout, P. Kockaert. Optics Lett., 37 (11), 1856 (2012). DOI: 10.1364/ol.37.001856
- H.A. Hafez, S. Kovalev, J.-C. Deinert, Z. Mics, B. Green, N. Awari, M. Chen, S. Germanskiy, U. Lehnert, J. Teichert, Z. Wang, K.-J. Tielrooij, Zh. Liu, Z. Chen, A. Narita, K. Mullen, M. Bonn, M. Gensch, D. Turchinovich. Nature, 561, 507 (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0508-1
- Q. Bao, H. Zhang, Z. Ni, Y. Wang, L. Polavarapu, Z. Shen, Q.-H. Xu, D. Tang, K.P. Loh. Nano Research, 4 (3), 297 (2010). DOI: 10.1007/s12274-010-0082-9
- H.A. Hafez, S. Kovalev, K. Tielrooij, M. Bonn, M. Gensch, D. Turchinovich. Adv. Opt. Mater., 8 (3), 1900771 (2019). DOI: 10.1002/adom.201900771
- F. Zhang, H.-W. Wang, M. Hayashi, Sh. Pan. J. Phys. Chem. C, 126 (36), 15509 (2022). DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c04766
- X. Chen, C. Boo, N.Y. Yip. Water Res., 201, 117311 (2021). DOI: 10.1016/j.watres.2021.117311
- J. Zhou, X. Rao, X. Liu, T. Li, L. Zhou, Y. Zheng, Z. Zhu. AIP Adv., 9 (3), 035346 (2019). DOI: 10.1063/1.5082841
- J.B. Patterson, E.C. Morris. Metrologia, 31 (4), 277 (1994). DOI: 10.1088/0026-1394/31/4/001
- R.V. Vaz, A.L. Magalhaes, A.A. Valente, C.M. Silva. J. Supercrit. Fluids, 107, 690 (2016). DOI: 10.1016/j.supflu.2015.07.033
- R.A. Clara, A. C. G. Marigliano, H.N. Solimo. J. Chem. Eng. Data, 54 (3), 1087 (2009). DOI: 10.1021/je8007414
- X. Wu, C. Zhou, W R. Huang, F. Ahr, F.X. Kartner. Opt. Expr., 23 (23), 29729 (2015). DOI:10.1364/oe.23.029729
- А.А. Блистанов, В.С. Бондаренко, Н.В. Переломова, Ф.Н. Стрижевская, В.В. Чкалова, М.П. Шаскольская. Под ред. М.П. Шаскольской. Акустические кристаллы. (Наука, М., 1982)
- A.S. Meijer, J.J.H. Pijpers, H.K. Nienhuys, M. Bonn, W.J. van der Zande. J. Opt. A, 10 (9), 095303б (2008). DOI: 10.1088/1464-4258/10/9/095303
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.
