Эффективная генерация ТГц излучения фотопроводящим источником с локализацией носителей заряда в высокоаспектных плазмонных электродах
	
		
			Russian science foundation, 19-79-10240		
	 
	
Пономарев Д.С.1,2,3, Лаврухин Д.В.1,2, Ячменев А.Э.1,2, Галиев Р.Р.1, Хабибуллин Р.А.1,2,3, Гончаров Ю.Г.4, Зайцев К.И.4
1Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН, Москва, Россия 
 2
2Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия 
 3
3Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Московская обл., Россия 
 4
4Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия 

 Email: ponomarev_dmitr@mail.ru
 
	Поступила в редакцию: 11 декабря 2023 г.
		
	В окончательной редакции: 9 января 2024 г.
		
	Принята к печати: 16 января 2024 г.
		
	Выставление онлайн: 2 апреля 2024 г.
		
		
Предложено, теоретически обосновано и экспериментально исследовано влияние высоты плазмонного электрода h и отношения между высотой и периодом субволновой периодичной металлической (плазмонной) решетки h/p в фотопроводящем излучателе на эффективность генерации терагерцового (ТГц) излучения. С помощью численного моделирования определены оптимальные параметры плазмонной решетки, соответствующие максимальному пропусканию импульса лазерной накачки через решетку. Показано, что одновременное увеличение параметров h и h/p приводит к эффективному возбуждению лазерным излучением накачки с длиной волны 800 nm плазмонных мод, что сопровождается увеличением мощности генерации ТГц излучения до 104 раз по сравнению с традиционным фотопроводящим излучателем без решетки. При этом интегральная мощность генерации излучения составляет более 5 μW в полосе частот 0.1-4 ТГц, при эффективности конверсии ~0.2%. Разработанный дизайн плазмонной решетки также эффективен для регистрации ТГц импульсов в современных системах ТГц спектроскопии и визуализации. Ключевые слова: терагерцовая наука и техника, терагерцовая импульсная спектроскопия, элементная база терагерцовой оптотехники, фотопроводящая антенна, плазмонная решетка, локализация оптического поля, полупроводники. 
- Д.С. Пономарев, А.Э. Ячменев, Д.В. Лаврухин, Р.А. Хабибуллин, Н.В. Черномырдин, И.Е. Спектор, В.Н. Курлов, В.В. Кведер, К.И. Зайцев. Усп. физ. наук., 194 (1), 2-22 (2024). DOI: 10.3367/UFNr.2023.07.039503 [D.S. Ponomarev, A.E. Yachmenev, D.V. Lavrukhin, R.A. Khabibullin, N.V. Chernomyrdin, I.E. Spektor, V.N. Kurlov, V.V. Kveder, K.I. Zaytsev. Phys. Usp., 67 (1), 3-21 (2024). DOI: 10.3367/UFNe.2023.07.039503]
- X. Li, J. Li, Y. Li, A. Ozcan, M. Jarrahi. Light: Sci. Appl., 12, 233 (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01278-0
- E. Castro-Camus, M. Alfaro M. Photon. Res., 4 (3), 36 (2016). DOI: 10.1364/PRJ.4.000A36
- A.E. Yachmenev, D.V. Lavrukhin, I.А. Glinskiy, N.V. Zenchenko, Yu.G. Goncharov, I.E. Spektor, R.A. Khabibullin, T. Otsuji, D.S. Ponomarev. Opt. Eng., 59 (6), 061608 (2019). DOI: 10.1117/1.OE.59.6.061608
- A. Singh, A. Pashkin, S. Winnerl, M. Helm, H. Schneider. ACS Photon., 5, 2718 (2018). DOI: 10.1021/acsphotonics.8b00460
- A. Singh, A. Pashkin, S. Winnerl, M. Welsch, C. Beckh, P. Sulzer, A. Leitenstorfer, M. Helm, H. Schneider. Light: Sci. Appl., 9, 30 (2020). DOI: 10.1038/s41377-020-0265-4
- D.H. Auston. Appl. Phys. Lett., 26, 101 (1975). DOI: 10.1063/1.88079
- P.-K. Lu, X. Jiang, Y. Zhao, D. Turan, M. Jarrahi. Appl. Phys. Lett., 120 (26), 261107 (2022). DOI: 10.1063/5.0098340
- I.E. Ilyakov, B.V. Shishkin, V.L. Malevich, D.S. Ponomarev, R.R. Galiev, A.Yu. Pavlov, A.E. Yachmenev, S.P. Kovalev, M. Chen, R.A. Akhmedzhanov, R.A. Khabibullin. Opt. Lett., 46 (14), 3360 (2021). DOI: 10.1364/OL.428599
- S. Lepeshov, A. Gorodetsky, A. Krasnok, E. Rafailov, P. Belov. Las. Photon. Rev., 11, 1600199 (2017). DOI: 10.1002/lpor.201600199
- C. Berry, N. Wang, M. Hashemi, M. Unlu, M. Jarrahi. Nat. Commun., 4, 1622 (2013). DOI: 10.1038/ncomms2638
- E. Isgandarov, L. Pichon, X. Ropagnol, M.A. El Khakani, T. Ozaki. J. Appl. Phys., 133, 153102 (2023). DOI: 10.1063/5.0143238
- D.S. Ponomarev, D.V. Lavrukhin, I.A. Glinskiy, A.E. Yachmenev, N.V. Zenchenko, R.A. Khabibullin, T. Otsuji, Yu. Goncharov, K.I. Zaytsev. Opt. Lett., 48 (5), 1220 (2023). DOI: 10.1364/OL.486431
- A. Gorodetsky, I.T. Leite, E.U. Rafailov. Appl. Phys. Lett., 119 (11), 111102 (2021). DOI: 10.1063/5.0062720
- A. Gorodetsky, D.V. Lavrukhin, D.S. Ponomarev, S.V. Smirnov, A. Yadav, R.A. Khabibullin, E.U. Rafailov. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 29 (5), 8500505 (2023). DOI: 10.1109/JSTQE.2023.3271830
- K.A. Kuznetsov, S.A. Tarasenko, P.M. Kovaleva, P.I. Kuznetsov, D.V. Lavrukhin, Yu.G. Goncharov, A.A. Ezhov, D.S. Ponomarev, G.Kh. Kitaeva. Nanomat., 12, 3779 (2022). DOI: 10.3390/nano12213779
- D.V. Lavrukhin, A.E. Yachmenev, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, Y.G. Goncharov, M. Ryzhii, T. Otsuji, I.E. Spector, M. Shur, M. Skorobogatiy, K.I. Zaytsev, D.S. Ponomarev. AIP Adv., 9, 015112 (2019). DOI: 10.1063/1.5081119
- D.S. Ponomarev, D.V. Lavrukhin, N.V. Zenchenko, T.V. Frolov, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, G.M. Katyba, V.N. Kurlov, T. Otsuji, K.I. Zaytsev. Opt. Lett., 47 (7), 1899 (2022). DOI: 10.1364/OL.452192
- I.V. Minin, O.V. Minin, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, R. Malureanu, A. Lavrinenko, D.I. Yakubovsky, V.S. Volkov, D.S. Ponomarev. Appl. Phys. Lett., 118, 131107 (2021). DOI: 10.1063/5.0043923
- I.H. Malitson, F.V. Murphy, W.S. Rodney. J. Opt. Soc. Am., 48, 72 (1958). DOI: 10.1364/JOSA.48.000072
- B.Y. Hsieh, M. Jarrahi. J. Appl. Phys., 109, 084326 (2011). DOI: 10.1063/1.3567909
- Д.В. Лаврухин, Р.Р. Галиев, А.Ю. Павлов, А.Э. Ячменев, М.В. Майтама, И.А. Глинский, Р.А. Хабибуллин, Ю.Г. Гончаров, К.И. Зайцев, Д.С. Пономарев. Опт. и спектр., 126 (5), 663 (2019). DOI: 10.61011/OS.2024.01.57558.1-24 [D.V. Lavrukhin, R.R. Galiev, A.Yu. Pavlov, A.E. Yachmenev, M.V. Maytama, I.A. Glinskiy, R.A. Khabibullin, Yu.G. Goncharov, K.I. Zaytsev, D.S. Ponomarev. Opt. Spectrosc., 126, 580 (2019). DOI: 10.1134/S0030400X19050199]
- Д.В. Лаврухин, А.Э. Ячменев, И.А. Глинский, Н.В. Зенченко, Р.А. Хабибуллин, Ю.Г. Гончаров, И.Е. Спектор, К.И. Зайцев, Д.С. Пономарев. Опт. и спектр., 128 (7), 1012 (2020). DOI: 10.61011/OS.2024.01.57558.1-24 [D.V. Lavrukhin, A.E. Yachmenev, I.A. Glinskiy, N.V. Zenchenko, R.A. Khabibullin, Yu.G. Goncharov, I.E. Spektor, K.I. Zaytsev, D.S. Ponomarev. Opt. Spectrosc., 128, 1018 (2020). DOI: 10.1134/S0030400X20070103]. 
		
			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.