Abstract

We demonstrate fourth-harmonic generation from a GaAs(001) surface by using femtosecond pulses well below damage threshold. Our data reveal a strong fourfold anisotropic surface-specific polarization that is not present in second-harmonic generation and is nearly as strong as the bulk polarization.

© 1997 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
    [Crossref] [PubMed]
  2. J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
    [Crossref]
  3. B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
    [Crossref]
  4. C. Yamada and T. Kimura, Phys. Rev. Lett. 70, 2344 (1993); Phys. Rev. B 49, 14,372 (1994).
    [Crossref] [PubMed]
  5. S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
    [Crossref]
  6. J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
    [Crossref]
  7. O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).
  8. Specifically, C4v:c/a∝cos2θ, C2v:c/a∝cos2θ/ζ+η sin2θ+ξ cos2θ, where ζ, η, and ξ are linear combinations for surface and bulk tensor components χijklm4.

1996 (1)

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

1995 (1)

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

1993 (2)

C. Yamada and T. Kimura, Phys. Rev. Lett. 70, 2344 (1993); Phys. Rev. B 49, 14,372 (1994).
[Crossref] [PubMed]

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

1992 (1)

B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
[Crossref]

1987 (1)

J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[Crossref]

1986 (1)

O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).

Aktsipetrov, O. A.

O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).

Armstrong, S. R.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Baranova, I. M.

O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).

Dadap, J. I.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Dangor, A. E.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Downer, M. C.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Ekerdt, J. G.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Fews, A. P.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Hoare, R. D.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Hu, X. F.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Il’inskii, Yu. A.

O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).

Joyce, B. A.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Kimura, T.

C. Yamada and T. Kimura, Phys. Rev. Lett. 70, 2344 (1993); Phys. Rev. B 49, 14,372 (1994).
[Crossref] [PubMed]

Koopmans, B.

B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
[Crossref]

Lee, P.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Lowell, J. K.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Moss, D. J.

J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[Crossref]

Moustaizis, S.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Neave, J. H.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Norreys, P. A.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Pemble, M. E.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Povey, I. M.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Russell, N. M.

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Sawatzky, G. A.

B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
[Crossref]

Sipe, J. E.

J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[Crossref]

Taylor, A. G.

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

van der Woude, F.

B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
[Crossref]

van Driel, H. M.

J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[Crossref]

Yamada, C.

C. Yamada and T. Kimura, Phys. Rev. Lett. 70, 2344 (1993); Phys. Rev. B 49, 14,372 (1994).
[Crossref] [PubMed]

Zepf, M.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

Zhang, J.

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. (1)

J. I. Dadap, X. F. Hu, N. M. Russell, J. G. Ekerdt, J. K. Lowell, and M. C. Downer, IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 1, 1145 (1995).
[Crossref]

Phys. Rev. B (2)

B. Koopmans, F. van der Woude, and G. A. Sawatzky, Phys. Rev. B 46, 12780 (1992).
[Crossref]

J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (2)

P. A. Norreys, M. Zepf, S. Moustaizis, A. P. Fews, J. Zhang, P. Lee, and A. E. DangorPhys. Rev. Lett. 76, 1832 (1996); D. von der Linde, T. Engers, G. Jenke, and P. Agostini, Phys. Rev. A 52, R25 (1995); S. Kohlweyer, G. D. Tsakiris, C.-G. Wahlström, C. Tilman, and I. Mercer, Opt. Commun. 117, 431 (1995).
[Crossref] [PubMed]

C. Yamada and T. Kimura, Phys. Rev. Lett. 70, 2344 (1993); Phys. Rev. B 49, 14,372 (1994).
[Crossref] [PubMed]

Sov. Phys. JETP (1)

O. A. Aktsipetrov, I. M. Baranova, and Yu. A. Il’inskiǐ, Sov. Phys. JETP 64, 167 (1986).

Surf. Sci. Lett. (1)

S. R. Armstrong, R. D. Hoare, M. E. Pemble, I. M. Povey, A. G. Taylor, B. A. Joyce, J. H. Neave, and J. Zhang, Surf. Sci. Lett. 291, L751 (1993); R. W. J. Hollering, Opt. Commun. 90, 147 (1992).
[Crossref]

Other (1)

Specifically, C4v:c/a∝cos2θ, C2v:c/a∝cos2θ/ζ+η sin2θ+ξ cos2θ, where ζ, η, and ξ are linear combinations for surface and bulk tensor components χijklm4.

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

FHG and SHG spectra.

Fig. 2
Fig. 2

Asimuthal-angle-dependent FHG and SHG (insets, vertical scale in units of 107 counts/min). Solid curves are fits to the data on the functional form of E4ω2 and fitted parameters as follows: (a) IPP4ω=a cos 2ϕ+beiα+ceiβ cos 4ϕ2, a=27.2±0.4, b=0.01±0.23, α=3.11±3.0, c=21.6±0.4, β=2.15±0.02, IPP2ω=a cos 2ϕ+beiα2, α=236±1, b=37.6±3.8, a=2.33±0.10; (b) IPS4ω=a sin 2ϕ+ceiβ sin 4ϕ2, a=36.6±0.3, c=13.3±0.5, β=1.97±0.02, IPS2ω=a sin 2ϕ2, a=230±1; (c) ISP4ω=a cos 2ϕ+beiα+ceiβ cos 4ϕ2, a=14.7±10.0, b=9.94±10.0, α=1.33±3.0, c=0.167±10.0, β=3.14±3.0; (d) ISP2ω=a cos 2ϕ+beiα2, a=61.0±0.3, b=5.36±0.22, α=0.14±3.0; (d) ISS4ω=0, ISS2ω=0.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Azimuthal Fourier Components of the SHG and FHG Fields Ei(2ω) and Ei(4ω) for GaAs(001)a

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

χxxyyzsurf-χxxxxzsurf/3χxyyyzbulk0.50,  χzxxyysurfχxyyyzbulk0.45,

Metrics