圖1. 強場太赫茲波的產生及物質調控信號測量裝置 (a)實驗光路;(b)泵浦光光譜;(c)太赫茲頻譜。

近期，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室在強場THz脈沖對GaAs偶次諧波調控研究方面取得新進展。相關研究成果以 “Terahertz modulation of even-order polarization in GaAs” 為題發表在IEEE photonics Journal上。

近年來，THz技術在產生和應用兩個方面均得到快速發展。在產生方面，除了傳統的光整流技術，激光空氣成絲，激光絲波導誘導的等離激元輻射等新型手段也在不斷發展。THz脈沖已經成為物質調控方面研究的一個重要工具。相比于直流電場，激光脈沖等調控手段，強場THz脈沖能夠在超快尺度上對研究對象的物理性質進行調控，也不會造成損傷。在之前的研究中實現了強場THz脈沖對Si、SiO2等具有中心對稱性的晶體樣品的調控，并利用其偶次諧波的時域變化對其相關性質進行研究。

本項工作中，研究人員報告了利用強太赫茲場對砷化鎵晶體對稱性的超快調制，證明了強太赫茲場可以在超快時間下操縱非中心對稱晶體的偶階諧波。此外，通過對具有固有偶階極化晶體(GaAs)受到THz脈沖調控時的偶階諧波變化進行觀察和分析，研究了太赫茲脈沖誘導的偶階極化與晶體固有偶階極化之間的關系，發現偶階諧波的產生可以根據太赫茲電場的方向來實現增強或抑制，并據此分析了本征偶階非線性與太赫茲誘導偶階非線性之間的相互干涉。這項研究為超快全光學晶體的對稱性控制提供了一種新方法，有望應用于高次諧波的產生、光學頻率轉換、太赫茲電場測量以及晶體光學參數的確定。

圖2. THz脈沖那個偏振方向發生改變時，GaAs產生的二次諧波信號與四次諧波信號隨偏振角度的變化 (a)二次諧波;(b)四次諧波

相關工作得到科技部重點研發計劃、國家自然科學基金項目、中國科學院基礎研究青年團隊等支持。

審核編輯 黃宇