Abstract

We report the application of electric-field-induced optical second-harmonic generation as a new technique for measuring the field of freely propagating terahertz radiation. Using silicon as the nonlinear medium, we demonstrate subpicosecond time resolution and a sampling signal that varies linearly with the terahertz electric field. This approach, which is attractive for centrosymmetric media, permits a significantly broadened class of materials to be exploited for free-space sampling measurements.

© 1998 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. R. Smith, D. H. Auston, and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 255 (1988).
  2. Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).
  3. P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).
  4. A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).
  5. A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).
  6. T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath G. I. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), pp. 353–416, and references therein.
  7. Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).
  8. R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
  9. C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).
  10. See, for example, O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, V. N. Golovkina, and T. V. Murzina, Opt. Lett. 19, 1450 (1994) ; J. I. Dadap, X. F. Xu, M. H. Anderson, M. C. Downer, J. K. Lowell, and O. A. Aktsipetrov, Phys. Rev. B 53, R7607 (1996); P. Godefroy, W. de Jong, C. W. van Hasselt, M. A. C. Devillers, and Th. Rasing, Appl. Phys. Lett.APPLAB 68, 1981 (1996).
  11. See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).
  12. C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).
  13. A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).
  14. N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart & Winston, New York, 1976), p. 547.
  15. D. H. Auston and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 184 (1988).
  16. Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 28.

1996

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).

1995

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).

1993

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

1991

T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath G. I. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), pp. 353–416, and references therein.

1988

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

D. H. Auston and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 184 (1988).

1984

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 28.

1976

N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart & Winston, New York, 1976), p. 547.

1967

C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).

1962

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).

Aktsipetrov, O. A.

Anderson, M. H.

Ashcroft, N. W.

N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart & Winston, New York, 1976), p. 547.

Auston, D. H.

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

D. H. Auston and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 184 (1988).

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

Bloembergen, N.

C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).

Chang, R. K.

C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).

Corn, R. M.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Dadap, J. I.

de Jong, W.

Devillers, M. A. C.

Downer, M. C.

Fedyanin, A. A.

Godefroy, P.

Golovkina, V. N.

Heinz, T. F.

A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).

T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath G. I. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), pp. 353–416, and references therein.

Helm, H.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Higgins, D. A.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Jepsen, P. U.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Keiding, S. R.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Koltover, I.

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

Kurz, H.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Lee, C. H.

C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).

Lowell, J. K.

Lüpke, G.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Maker, P. D.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).

Mermin, N. D.

N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart & Winston, New York, 1976), p. 547.

Meyer, C.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Misewich, J. A.

A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).

Murzina, T. V.

Nahata, A.

A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).

A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

Nuss, M. C.

D. H. Auston and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 184 (1988).

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

Ohlhoff, C.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Pfeifer, T.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Qi, J.

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

Rasing, Th.

Richmond, G. L.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Robinson, J. M.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Roskos, H. G.

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

Savage, C. M.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).

Schall, M.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Schyja, V.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Shannon, V. L.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Shen, Y. R.

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 28.

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Smith, P. R.

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

Terhune, R. W.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).

Theis, W. M.

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

van Hasselt, C. W.

Weling, A. S.

A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).

Winnewisser, C.

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Wu, C.

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

Wu, Q.

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).

Xu, X. F.

Yeganeh, M. S.

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

Yodh, A. G.

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

Zhang, X.-C.

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).

Appl. Phys. Lett.

Q. Wu and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 67, 3523 (1995).

A. Nahata, D. H. Auston, T. F. Heinz, and C. Wu, Appl. Phys. Lett. 68, 150 (1996).

A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).

C. Ohlhoff, C. Meyer, G. Lüpke, T. Pfeifer, H. G. Roskos, and H. Kurz, Appl. Phys. Lett. 68, 1699 (1996).

A. Nahata, T. F. Heinz, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 69, 746 (1996).

IEEE J. Quantum Electron.

D. H. Auston and M. C. Nuss, IEEE J. Quantum Electron. 24, 184 (1988).

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

Nature (London)

Y. R. Shen, Nature (London) 337, 519 (1989) ; G. L. Richmond, J. M. Robinson, and V. L. Shannon, Prog. Surf. Sci. 28, 1 (1988); R. M. Corn and D. A. Higgins, Chem. Rev. 94, 107 (1994).

Opt. Lett.

Phys. Rev. E

P. U. Jepsen, C. Winnewisser, M. Schall, V. Schyja, S. R. Keiding, and H. Helm, Phys. Rev. E 53, 3052 (1996).

Phys. Rev. Lett.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).

C. H. Lee, R. K. Chang, and N. Bloembergen, Phys. Rev. Lett. 18, 167 (1967).

See, for example, J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993).

Other

T. F. Heinz, in Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, H.-E. Ponath G. I. Stegeman, eds. (Elsevier, Amsterdam, 1991), pp. 353–416, and references therein.

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 28.

N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Holt, Rinehart & Winston, New York, 1976), p. 547.

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.


Metrics