Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2023, выпуск 2 » Статья стр. 287
<<<>>>
Материалы для сверхбыстрой терагерцовой фотоники
DOI: 10.21883/OS.2023.02.55021.4443-22
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.
PDF версия
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.
  1. 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
  2. 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
  3. J. O'Hara, S. Ekin, W. Choi, I. Song. Technologies, 7 (2), 43 (2019). DOI: 10.3390/technologies7020043
  4. Y.H. Tao, A.J. Fitzgerald, V.P. Wallace. Sensors, 20 (3), 712 (2020). DOI: 10.3390/s20030712
  5. 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
  6. 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
  7. K.J. Garriga Francis, M.L. Pac Chong, Y.E, X.-C. Zhang. Opt. Lett., 45 (20), 5628 (2020). DOI: 10.1364/OL.399999
  8. 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 
  9. H.M. Gibbs. Optical Bistability: Controlling Light with Light, 1st ed. (Academic Press, NY., 1985)
  10. 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]
  11. Н.Н. Розанов. Квант. электрон., 17 (10), 1340 (1990). [N.N. Rozanov. Quantum Electron., 20 (10), 1250, (1990). DOI: 10.1070/QE1990v020n10ABEH007458]
  12. 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
  13. M. Zhukova, M. Melnik, I. Vorontsova, A. Tcypkin, S. Kozlov. Photonics, 7 (4), 98 (2020). DOI: 10.3390/photonics704009
  14. С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин. М. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. 1 изд, (Наука, М., 1988)
  15. 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
  16. 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]
  17. R.W. Boyd. Nonlinear Optics, 3rd ed. (Academic Press, San Diego, 2008)
  18. Q. Jin, E. Yiwen, S. Gao, X.-C. Zhang. Adv. Photon., 2 (1), 015001 (2020). DOI: 10.1117/1.AP.2.1.015001
  19. 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
  20. 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]
  21. H.H. Li. J. Phys. Chem. Ref. Data, 5 (2), 329 (1976). DOI: 10.1063/1.55553
  22. G.M. Hale, M.R. Querry. Appl. Opt., 12 (3), 555 (1973). DOI: 10.1364/AO.12.000555
  23. K.B. Bec, C.W. Huck. Front. Chem., 7, (2019). DOI: 10.3389/fchem.2019.00048
  24. M. Pradhita, M. Masruri, M.F. Rahman. In: Proc.IConSSE FSM SWCU (2015), p. BC.90
  25. 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
  26. D.N. Nikogosyan. Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey, 1st ed. (Springer-Verlag, NY., 2005). DOI: 10.1007/b138685
  27. 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
  28. P.P. Markowicz, M. Samoca, J. Cerne, P.N. Prasad, A. Pucci. Opt. Expr., 12 (21), 5209 (2004). DOI: 10.1364/opex.12.005209
  29. G. S. Kell. J. Chem. Eng. Data, 12 (1), 66 (1967). DOI: 10.1021/je60032a018
  30. 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
  31. D.E. Zelmon, D.L. Small, D. Jundt. J. Opt. Soc. Am. B, 14 (12), 3319 (1997). DOI: 10.1364/JOSAB.14.003319
  32. J.D. Axe, D.F. O'Kane. Appl. Phys. Lett., 9 (1), 58 1966. DOI: 10.1063/1.1754600
  33. 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]
  34. 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
  35. 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
  36. 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
  37. P.D. Pathak, N.G. Vasavada. Acta Crystallogr. A, 26 (6), 655 (1970). DOI:10.1107/s0567739470001602
  38. A. Rao, K. Narender, K. Rao, N. Krishna. J. Mod. Phys., 4 (2), 208 (2013). DOI: 10.4236/jmp.2013.42029
  39. W.L. Smith, J.H. Bechtel, N. Bloembergen. Phys. Rev. B, 12 (2), 706 (1975). DOI: 10.1103/PhysRevB.12.706
  40. 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]
  41. M.R. Querry. Optical constants of minerals and other materials from the millimeter to the ultraviolet, 1st ed. (NTIS Springfield, Virginia, 1987)
  42. 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
  43. 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
  44. 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
  45. 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
  46. F. Zhang, H.-W. Wang, M. Hayashi, Sh. Pan. J. Phys. Chem. C, 126 (36), 15509 (2022). DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c04766
  47. X. Chen, C. Boo, N.Y. Yip. Water Res., 201, 117311 (2021). DOI: 10.1016/j.watres.2021.117311
  48. 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
  49. J.B. Patterson, E.C. Morris. Metrologia, 31 (4), 277 (1994). DOI: 10.1088/0026-1394/31/4/001
  50. 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
  51. R.A. Clara, A. C. G. Marigliano, H.N. Solimo. J. Chem. Eng. Data, 54 (3), 1087 (2009). DOI: 10.1021/je8007414
  52. X. Wu, C. Zhou, W R. Huang, F. Ahr, F.X. Kartner. Opt. Expr., 23 (23), 29729 (2015). DOI:10.1364/oe.23.029729
  53. 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)
  54. 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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme