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 (1)

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 (1)

2009 (1)

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 (1)

2007 (1)

2006 (1)

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

2005 (2)

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 (1)

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

1993 (1)

1992 (1)

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. (1)

Appl. Phys. Lett. (3)

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. (1)

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

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

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

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

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