Abstract

By mixing two copropagating coherent beams near 1μm in a zinc blende GaP crystal, we have efficiently generated coherent terahertz (THz) waves. Such efficient conversion is made possible by use of a reststrahlen band in the THz region to achieve phase matching in an isotropic crystal. A tuning range as wide as 71.12830μm (0.1064.22THz) was achieved, whereas the highest output peak power reached 15.6W at 173μm. To obtain such a tuning range we continuously tuned the wavelength of one coherent infrared beam within a bandwidth of 15.3nm.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. G. O’Shea and H. P. Freund, Science 292, 1853 (2001).
    [CrossRef]
  2. M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
    [CrossRef]
  3. D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
    [CrossRef]
  4. W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 84, 1635 (2004).
    [CrossRef]
  5. W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
    [CrossRef]
  6. W. Shi, Y. J. Ding, N. Fernelius, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 27, 1454 (2002).
    [CrossRef]
  7. W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 83, 848 (2003).
    [CrossRef]
  8. Y. J. Ding and I. B. Zotova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 11, 75 (2002).
    [CrossRef]
  9. Y. J. Ding and W. Shi, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 12, 557 (2003).
    [CrossRef]
  10. T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
    [CrossRef]
  11. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, New York, 1985), pp. 445–450.
  12. A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).
  13. D. Zhang, L. A. Gordon, Y. S. Wu, R. S. Feigelson, M. M. Fejer, R. L. Byer, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 23, 1010 (1998).
    [CrossRef]

2004 (1)

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 84, 1635 (2004).
[CrossRef]

2003 (3)

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 83, 848 (2003).
[CrossRef]

Y. J. Ding and W. Shi, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 12, 557 (2003).
[CrossRef]

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

2002 (4)

Y. J. Ding and I. B. Zotova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 11, 75 (2002).
[CrossRef]

W. Shi, Y. J. Ding, N. Fernelius, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 27, 1454 (2002).
[CrossRef]

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

P. G. O’Shea and H. P. Freund, Science 292, 1853 (2001).
[CrossRef]

1998 (2)

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

D. Zhang, L. A. Gordon, Y. S. Wu, R. S. Feigelson, M. M. Fejer, R. L. Byer, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 23, 1010 (1998).
[CrossRef]

1977 (1)

A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).

Bolivar, P. H.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Bosserhoff, A.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Brucherseifer, M.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Büttner, R.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Byer, R. L.

Bykhovskaia, M.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Cookmeyer, D.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Coulson, I. M.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Crowe, T. W.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Dent, W. R. F.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Ding, Y. J.

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 84, 1635 (2004).
[CrossRef]

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 83, 848 (2003).
[CrossRef]

Y. J. Ding and W. Shi, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 12, 557 (2003).
[CrossRef]

Y. J. Ding and I. B. Zotova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 11, 75 (2002).
[CrossRef]

W. Shi, Y. J. Ding, N. Fernelius, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 27, 1454 (2002).
[CrossRef]

Feigelson, R. S.

Fejer, M. M.

Fernelius, N.

Freund, H. P.

P. G. O’Shea and H. P. Freund, Science 292, 1853 (2001).
[CrossRef]

Gear, W. K.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Gelmont, B. L.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Globus, T. R.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Gordon, L. A.

Greaves, J. S.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Hesler, J. L.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Holland, W. S.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Jensen, J. L.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Jensen, J. O.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Kimura, T.

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

Kurz, H.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Loerop, W. R.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

McCarthy, C.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Nagel, M.

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

Nishizawa, J.

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

O’Shea, P. G.

P. G. O’Shea and H. P. Freund, Science 292, 1853 (2001).
[CrossRef]

Palik, E. D.

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, New York, 1985), pp. 445–450.

Pikhtin, A. N.

A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).

Prokopenko, V. T.

A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).

Robson, I.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Saito, K.

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

Samuels, A. C.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Shi, W.

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 84, 1635 (2004).
[CrossRef]

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 83, 848 (2003).
[CrossRef]

Y. J. Ding and W. Shi, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 12, 557 (2003).
[CrossRef]

W. Shi, Y. J. Ding, N. Fernelius, and K. L. Vodopyanov, Opt. Lett. 27, 1454 (2002).
[CrossRef]

Suto, K.

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

Tanabe, T.

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

Vodopyanov, K. L.

Wather, D. M.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Webb, R. A.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Woolard, D. L.

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Wu, Y. S.

Yas’kov, A. D.

A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).

Zhang, D.

Zotova, I. B.

Y. J. Ding and I. B. Zotova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 11, 75 (2002).
[CrossRef]

Zuckerman, B.

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

M. Nagel, P. H. Bolivar, M. Brucherseifer, H. Kurz, A. Bosserhoff, and R. Büttner, Appl. Phys. Lett. 80, 154 (2002).
[CrossRef]

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 84, 1635 (2004).
[CrossRef]

W. Shi and Y. J. Ding, Appl. Phys. Lett. 83, 848 (2003).
[CrossRef]

T. Tanabe, K. Suto, J. Nishizawa, K. Saito, and T. Kimura, Appl. Phys. Lett. 83, 237 (2003).
[CrossRef]

J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. (2)

Y. J. Ding and I. B. Zotova, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 11, 75 (2002).
[CrossRef]

Y. J. Ding and W. Shi, J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 12, 557 (2003).
[CrossRef]

Nature (1)

W. S. Holland, J. S. Greaves, B. Zuckerman, R. A. Webb, C. McCarthy, I. M. Coulson, D. M. Wather, W. R. F. Dent, W. K. Gear, and I. Robson, Nature 392, 788 (1998).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. E (1)

D. L. Woolard, T. R. Globus, B. L. Gelmont, M. Bykhovskaia, A. C. Samuels, D. Cookmeyer, J. L. Hesler, T. W. Crowe, J. O. Jensen, J. L. Jensen, and W. R. Loerop, Phys. Rev. E 65, 0519031 (2002).
[CrossRef]

Science (1)

P. G. O’Shea and H. P. Freund, Science 292, 1853 (2001).
[CrossRef]

Sov. Phys. Semicond. (1)

A. N. Pikhtin, V. T. Prokopenko, and A. D. Yas’kov, Sov. Phys. Semicond. 10, 1224 (1977).

Other (1)

E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic, New York, 1985), pp. 445–450.

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Angle-tuning spectra: output peak power versus external angle for several wavelengths of the second mixing beam, which are longer than 1.064 μ m , and (a) parallel and (b) orthogonal polarizations.

Fig. 2
Fig. 2

When the wavelength of the second mixing beam is longer than 1.064 μ m , the output peak power is measured versus output wavelength for parallel polarization (external angle of 62°, filled circles) and orthogonal polarization (external angle of 53°, open circles).

Fig. 3
Fig. 3

For the wavelength of the second mixing beam shorter than 1.064 μ m , the output peak power is measured versus output wavelength for parallel polarization (external angle of 62°, filled circles) and orthogonal polarization (external angle of 53°, open circles).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Measured Values for the Various Parameters Based on Phase-Matched THz Generation by Mixing Two Coherent Infrared Beams in GaP a

Metrics