Abstract

We demonstrate improved optical-to-terahertz (THz) conversion efficiency and THz pulse shaping from an interdigitated GaAs large area photoconductive antenna by using a binary phase mask. The binary phase mask results in a time-delayed excitation of the adjacent antennas, which allows subsequent antennas to produce an additive field, thus resulting in a quasi-single-cycle THz pulse. We demonstrate control over the temporal profile of the THz waveform to maximize optical-to-THz conversion efficiency.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. G. Stepanov, L. Bonacina, S. V. Chekalin, and J. P. Wolf, Opt. Lett. 33, 2497 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
    [CrossRef]
  4. D. You, R. Jones, and P. Bucksbaum, Opt. Lett. 18, 290(1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. M. Beck, H. Schäefer, G. Klatt, J. Demfar, S. Winnerl, M. Helm, and T. Dekorsy, Opt. Express 18, 9251 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
    [CrossRef]
  7. T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
    [CrossRef]
  8. A. Dreyhaupt, S. Winnerl, T. Dekorsy, and M. Helm, Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).
    [CrossRef]
  9. M. Reid and R. Fedosejevs, Appl. Opt. 44, 149 (2005).
    [PubMed]
  10. G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
    [CrossRef]
  11. Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
    [CrossRef]

2011

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

2010

2009

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

2008

2007

2006

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

2005

A. Dreyhaupt, S. Winnerl, T. Dekorsy, and M. Helm, Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).
[CrossRef]

M. Reid and R. Fedosejevs, Appl. Opt. 44, 149 (2005).
[PubMed]

1996

Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
[CrossRef]

1993

1992

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
[CrossRef]

Auston, D. H.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
[CrossRef]

Ayesheshim, A.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

Bandulet, H. C.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Beck, M.

Blanchard, F.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Bonacina, L.

Bucksbaum, P.

Chekalin, S. V.

Darrow, J. T.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
[CrossRef]

Dekorsy, T.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

M. Beck, H. Schäefer, G. Klatt, J. Demfar, S. Winnerl, M. Helm, and T. Dekorsy, Opt. Express 18, 9251 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

A. Dreyhaupt, S. Winnerl, T. Dekorsy, and M. Helm, Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).
[CrossRef]

Demfar, J.

Dreyhaupt, A.

A. Dreyhaupt, S. Winnerl, T. Dekorsy, and M. Helm, Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).
[CrossRef]

Egawa, K.

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

Faist, J.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Fedosejevs, R.

Fischer, M.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Hattori, T.

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

Haugen, H. K.

Hegman, F.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Helm, M.

Huber, R.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Itatani, T.

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

Jones, R.

Kieffer, J. C.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Klatt, G.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

M. Beck, H. Schäefer, G. Klatt, J. Demfar, S. Winnerl, M. Helm, and T. Dekorsy, Opt. Express 18, 9251 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Leitenstorfer, A.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Litz, M.

Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
[CrossRef]

Morandotti, R.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Ookuma, S.

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

Ozaki, T.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Razzari, L.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Reid, M.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

M. Reid and R. Fedosejevs, Appl. Opt. 44, 149 (2005).
[PubMed]

Schäefer, H.

Schubert, O.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Sharma, G.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

F. Blanchard, L. Razzari, H. C. Bandulet, G. Sharma, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, H. F. Tiedje, H. K. Haugen, and F. Hegman, Opt. Express 15, 13212 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Stepanov, A. G.

Stephan, D.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Su, F. H.

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[CrossRef]

Surrer, B.

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Tiedje, H. F.

Winnerl, S.

Wolf, J. P.

Wu, Q.

Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
[CrossRef]

You, D.

Zhang, X.-C.

Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
[CrossRef]

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

A. Dreyhaupt, S. Winnerl, T. Dekorsy, and M. Helm, Appl. Phys. Lett. 86, 121114 (2005).
[CrossRef]

G. Klatt, B. Surrer, D. Stephan, O. Schubert, M. Fischer, J. Faist, A. Leitenstorfer, R. Huber, and T. Dekorsy, Appl. Phys. Lett. 98, 021114 (2011).
[CrossRef]

Q. Wu, M. Litz, and X.-C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 68, 2924(1996).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

J. T. Darrow, X.-C. Zhang, and D. H. Auston, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1607 (1992).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys.

T. Hattori, K. Egawa, S. Ookuma, and T. Itatani, Jpn. J. Appl. Phys. 45, L422 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. B

L. Razzari, F. H. Su, G. Sharma, F. Blanchard, A. Ayesheshim, H. C. Bandulet, R. Morandotti, J. C. Kieffer, T. Ozaki, M. Reid, and F. Hegman, Phys. Rev. B 79, 193204(2009).
[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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram showing the principle of a binary phase mask for single-cycle THz pulse generation from an interdigitated photoconductive antenna.

Fig. 2
Fig. 2

THz pulse shape from an interdigitated GaAs antenna at a bias field of 1.2 kV / cm and a fluence of 14 μJ / cm 2 with a standard shadow mask, a 510 μm thick binary phase mask, and no mask. An offset has been introduced for more visibility. The inset shows the power spectrum with a shadow mask and a 510 μm glass phase mask.

Fig. 3
Fig. 3

Evolution of the THz pulse shape for different glass phase mask thicknesses (0.17, 0.34, 0.51, 0.68, and 1 mm thick) of an interdigitated GaAs LAPCA at a bias field of 1.2 kV / cm and a excitation fluence of 14 μJ / cm 2 .

Fig. 4
Fig. 4

Power spectrum for the 0.17, 0.34, 0.68, and 1 mm glass phase masks thicknesses.

Fig. 5
Fig. 5

Variation of the integrated value of the power spectrum obtained in Fig. 5 for the 0.17, 0.34, 0.51, 0.68, and 1 mm thick glass phase masks. The horizontal line indicates the integrated power spectrum for the shadow mask for direct comparison.

Metrics