Abstract

We report a new photoconductive switch having an average output power of 44μW, an instantaneous bandwidth of 300GHz, an output pulse width of 2.2ps, a peak output power of 1.0W, and an optical-to-electrical conversion efficiency of 0.5% when pumped by a palm-sized mode-locked free-space laser at λ=780.6nm with an average power of 8.7mW and an optical pulse width of 230fs. The switch is made from an ErAs:GaAs epitaxial layer inside a resonant optical cavity and coupled to a planar three-turn square spiral antenna.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
    [CrossRef]
  2. M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
    [CrossRef]
  3. M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
    [CrossRef]
  4. B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
    [CrossRef]
  5. D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
    [CrossRef]
  6. C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
    [CrossRef]
  7. J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
    [CrossRef]
  8. E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 75, 769 (1999).
    [CrossRef]
  9. C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
    [CrossRef]
  10. M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
    [CrossRef]
  11. R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
    [CrossRef]
  12. W. Shi and Y. J. Ding, Opt. Lett. 30, 1861 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]

2005 (2)

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

W. Shi and Y. J. Ding, Opt. Lett. 30, 1861 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

2000 (1)

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

1999 (2)

E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 75, 769 (1999).
[CrossRef]

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

1991 (2)

B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
[CrossRef]

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

1990 (1)

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

1986 (1)

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

1984 (1)

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[CrossRef]

Auston, D. H.

B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
[CrossRef]

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[CrossRef]

Averitt, R. D.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Bjarnason, J. E.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

Blake, G. A.

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

Bowers, J. E.

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Brown, E. R.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 75, 769 (1999).
[CrossRef]

Calawa, A. R.

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Chan, T. L. J.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

Chen, T. C.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Cheung, K. P.

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[CrossRef]

Chi, C.-C.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Ding, Y. J.

Dong, J. W.

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Driscoll, D. C.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

Duling, I. N.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Dykaar, D. R.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Federici, J. F.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Fleischer, S. B.

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Frankel, M. Y.

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Gossard, A. C.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Greene, B. I.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Griebel, M.

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

Grischkowsky, D.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Halas, N. J.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Halbout, J.-M.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Hanson, M.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

Hilton, D. J.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Hu, B. B.

B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
[CrossRef]

Ibbetson, J. B.

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Jackson, A. W.

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

Kadow, C.

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Kash, J. A.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Ketchen, M. B.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Kleinman, D. A.

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[CrossRef]

Kopf, R. F.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Kuhl, J.

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

Lee, A. W. M.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Li, G. P.

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

Matsuura, S.

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

Mourou, G. A.

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Muller, R. E.

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

Palmstrøm, C. J.

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

Pfeiffer, L. N.

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

Prasankumar, R. P.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Scopatz, A.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Shi, W.

Smet, J. H.

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

Smith, F. W.

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Taylor, A. J.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Valdmanis, J. A.

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[CrossRef]

von Klitzing, K.

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

Whitaker, J. F.

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Zhang, X.-C.

B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
[CrossRef]

Zide, J. M.

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (8)

D. R. Dykaar, B. I. Greene, J. F. Federici, A. F. J. Levi, L. N. Pfeiffer, and R. F. Kopf, Appl. Phys. Lett. 59, 262 (1991).
[CrossRef]

C. Kadow, A. W. Jackson, A. C. Gossard, S. Matsuura, and G. A. Blake, Appl. Phys. Lett. 76, 3510 (2000).
[CrossRef]

J. E. Bjarnason, T. L. J. Chan, A. W. M. Lee, E. R. Brown, D. C. Driscoll, M. Hanson, A. C. Gossard, and R. E. Muller, Appl. Phys. Lett. 85, 3983 (2004).
[CrossRef]

E. R. Brown, Appl. Phys. Lett. 75, 769 (1999).
[CrossRef]

C. Kadow, S. B. Fleischer, J. B. Ibbetson, J. E. Bowers, A. C. Gossard, J. W. Dong, and C. J. Palmstrøm, Appl. Phys. Lett. 75, 3548 (1999).
[CrossRef]

M. Griebel, J. H. Smet, J. Kuhl, K. von Klitzing, D. C. Driscoll, C. Kadow, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 82, 3179 (2003).
[CrossRef]

R. P. Prasankumar, A. Scopatz, D. J. Hilton, A. J. Taylor, R. D. Averitt, J. M. Zide, and A. C. Gossard, Appl. Phys. Lett. 86, 201107 (2005).
[CrossRef]

M. B. Ketchen, D. Grischkowsky, T. C. Chen, C.-C. Chi, I. N. Duling III, N. J. Halas, J.-M. Halbout, J. A. Kash, and G. P. Li, Appl. Phys. Lett. 48, 751 (1986).
[CrossRef]

IEEE Trans. Electron Devices (1)

M. Y. Frankel, J. F. Whitaker, G. A. Mourou, F. W. Smith, and A. R. Calawa, IEEE Trans. Electron Devices 37, 2493 (1990).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (2)

B. B. Hu, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, Phys. Rev. Lett. 61, 2709 (1991).
[CrossRef]

D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
[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

(a) Square spiral antenna and biasing circuit. (b) Material structure of photoconductive switch complete with silicon hyperhemisphere. GaAs substrate and lens are very thick compared with the other layers.

Fig. 2
Fig. 2

Experimental setup for THz generation with the new ErAs : GaAs photoconductive switches. The mechanical chopper provides a reference for the lock-in amplifier used to receive the Golay cell signal.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Average output power of device verses bias for various laser pump powers. (b) Maximum achieved power through alignment optimization

Fig. 4
Fig. 4

Power spectrum computed from FTIR with Golay cell normalization. The strong absorptions are attributed to water lines.

Metrics