Abstract

We have generated sub-single-cycle pulses of electromagnetic radiation with pulse energies as high as 0.8 μJ and pulse lengths < 500 fs. The 10-dB width of the spectrum is 1.5 THz. The transmitter is a GaAs wafer illuminated at normal incidence by 120-fs, 770-nm pulses from a Ti:sapphire chirped-pulse amplifier system while a pulsed electric field is applied across the surface. The pulse energy of the far-infrared radiation is found to be a quadratic function of bias field and a nonmonotonic function of laser intensity.

© 1993 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
    [CrossRef]
  2. D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
    [CrossRef]
  3. A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
    [CrossRef]
  4. C. Fattinger, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 53, 1480 (1988).
    [CrossRef]
  5. B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
    [CrossRef]
  6. P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
    [CrossRef]
  7. W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
    [CrossRef]
  8. B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
    [CrossRef]
  9. S. E. Ralph, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 60, 1070 (1992)
    [CrossRef]
  10. B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
    [CrossRef]
  11. M. van Exter, C. Fattinger, D. Grischkowsky, Opt. Lett. 14, 1128 (1989).
    [CrossRef]
  12. D. Grischkowsky, S. Keiding, M. van Exter, C. Fattinger, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2006 (1990).
    [CrossRef]
  13. D. Grischkowsky, S. Keiking, Appl. Phys. Lett. 57, 1055 (1990).
    [CrossRef]
  14. J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
    [CrossRef]
  15. B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
    [CrossRef]
  17. J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
    [CrossRef]
  18. J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
    [CrossRef]
  19. J. Squier, F. Salin, G. Mourou, D. Harter, Opt. Lett. 16, 324 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]

1992 (4)

S. E. Ralph, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 60, 1070 (1992)
[CrossRef]

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
[CrossRef]

1991 (6)

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
[CrossRef]

J. Squier, F. Salin, G. Mourou, D. Harter, Opt. Lett. 16, 324 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (2)

1989 (1)

1988 (3)

C. Fattinger, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 53, 1480 (1988).
[CrossRef]

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
[CrossRef]

1987 (1)

A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
[CrossRef]

1984 (1)

D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
[CrossRef]

1981 (1)

G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
[CrossRef]

Auston, D. H.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
[CrossRef]

P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
[CrossRef]

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
[CrossRef]

Auston, D. J.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
[CrossRef]

Blumenthal, D.

G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
[CrossRef]

Bucksbaum, P. H.

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

Burm, J. W.

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

Cheung, K. P.

D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
[CrossRef]

Chuang, S. L.

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

Chwalek, J. M.

J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
[CrossRef]

Darrow, J. T.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
[CrossRef]

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

DeFonzo, A. P.

A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
[CrossRef]

Dykaar, D. R.

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Fattinger, C.

Federici, J. F.

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

Greene, B. I.

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

Grischkowsky, D.

S. E. Ralph, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 60, 1070 (1992)
[CrossRef]

D. Grischkowsky, S. Keiding, M. van Exter, C. Fattinger, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2006 (1990).
[CrossRef]

D. Grischkowsky, S. Keiking, Appl. Phys. Lett. 57, 1055 (1990).
[CrossRef]

M. van Exter, C. Fattinger, D. Grischkowsky, Opt. Lett. 14, 1128 (1989).
[CrossRef]

C. Fattinger, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 53, 1480 (1988).
[CrossRef]

Harter, D.

Hu, B. B.

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

Jarwala, M.

A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
[CrossRef]

Jones, R. R.

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

Keiding, S.

Keiking, S.

D. Grischkowsky, S. Keiking, Appl. Phys. Lett. 57, 1055 (1990).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, L. Pfeiffer, Opt. Lett. 16, 48 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

Lutz, C.

A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
[CrossRef]

Mourou, G.

J. Squier, F. Salin, G. Mourou, D. Harter, Opt. Lett. 16, 324 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
[CrossRef]

Mourou, G. A.

J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
[CrossRef]

Norris, T. B.

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

Nuss, M. C.

P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
[CrossRef]

Pfeiffer, L.

Ralph, S. E.

S. E. Ralph, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 60, 1070 (1992)
[CrossRef]

Saeta, P. N.

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

Salin, F.

Schaff, W. J.

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

Schmidt-Rink, S.

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

Schmitt-Rink, S.

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

Sha, W.

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

Smith, P. R.

P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
[CrossRef]

D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
[CrossRef]

Squier, J.

Stancampiano, C. V.

G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
[CrossRef]

van Exter, M.

Whitaker, J. F.

J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
[CrossRef]

Woodard, D.

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

Zhang, X.-C.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
[CrossRef]

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (10)

G. Mourou, C. V. Stancampiano, D. Blumenthal, Appl. Phys. Lett. 38, 470 (1981).
[CrossRef]

D. H. Auston, K. P. Cheung, P. R. Smith, Appl. Phys. Lett. 45, 284 (1984).
[CrossRef]

A. P. DeFonzo, M. Jarwala, C. Lutz, Appl. Phys. Lett. 50, 1155 (1987).
[CrossRef]

C. Fattinger, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 53, 1480 (1988).
[CrossRef]

B. B. Hu, J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 56, 886 (1988).
[CrossRef]

W. Sha, T. B. Norris, J. W. Burm, D. Woodard, W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 61, 1763 (1992).
[CrossRef]

B. I. Greene, J. F. Federici, D. R. Dykaar, R. R. Jones, P. H. Bucksbaum, Appl. Phys. Lett. 59, 893 (1991).
[CrossRef]

S. E. Ralph, D. Grischkowsky, Appl. Phys. Lett. 60, 1070 (1992)
[CrossRef]

D. Grischkowsky, S. Keiking, Appl. Phys. Lett. 57, 1055 (1990).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. H. Auston, Appl. Phys. Lett. 58, 25 (1991).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

J. M. Chwalek, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, Electron. Lett. 27, 447 (1991).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (3)

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, D. J. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1067 (1992).
[CrossRef]

B. I. Greene, P. N. Saeta, D. R. Dykaar, S. Schmidt-Rink, S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2302 (1992).
[CrossRef]

P. R. Smith, D. H. Auston, M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. Lett. (1)

S. L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B. I. Greene, A. F. J. Levi, Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1991).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Electric-field interferometer.

Fig. 2
Fig. 2

Interferogram obtained by collecting the total FIR energy transmitted through the analyzing polarizer as a function of delay in one leg of the interferometer. Inset, spectrum F(ν) of the FIR pulses obtained from the interferogram.

Fig. 3
Fig. 3

Transmission of the FIR pulse through the transient mirror as a function of its delay with respect to the probe pulse. This measurement indicates a FWHM of the electric-field pulse to be <800 fs. Inset, electric-field F(t) of the FIR pulse as a function of time inferred from the interferogram. Note the dramatic asymmetry between the positive and negative parts of the pulse. Spectrum F(υ) of the waveform shown in the inset in Fig. 1.

Fig. 4
Fig. 4

Generated FIR energy as a function of pump laser fiuence for selected bias fields. ○, 1.5 kV/cm; △, 3.0 kV/cm; +, 4.5 kV/em; ×, 6 kV/cm; ⋄, 7.5 kV/cm; ☆, 9 kV/cm. Note that for large bias fields, there is a pronounced maximum in the FIR generation at a relatively low laser fiuence.

Metrics