Abstract

Optical rectification is demonstrated in (110)-cut ZnGeP2 (ZGP) providing broadband terahertz (THz) generation. The source is compared to both GaP and GaAs over a wavelength range of 1150 nm to 1600 nm and peak-intensity range of 0.5GW/cm2 to 40GW/cm2. ZGP peak-to-peak field amplitude is larger than in the other materials due to either lower nonlinear absorption or larger second-order nonlinearity. This material is well suited for broadband THz generation across a wide range of infrared excitation wavelengths.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
    [CrossRef]
  2. Y.-S. Lee, Principles of Terahertz Science and Technology (Springer, NY, 2009).
  3. K. Vodopyanov, Top. Appl. Phys. 89, 144 (2003).
    [CrossRef]
  4. W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).
  5. K. L. Vodopyanov, Laser Photonics Rev. 2, 11 (2008).
    [CrossRef]
  6. K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
    [CrossRef]
  7. T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).
  8. M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
    [CrossRef]
  9. A. Nahata, A. S. Weling, and T. F. Heinz, Appl. Phys. Lett. 69, 2321 (1996).
    [CrossRef]
  10. T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
    [CrossRef]
  11. I. Shoji, T. Kondo, A. Kitamoto, M. Shirane, and R. Ito, J. Opt. Soc. Am. B 14, 2268 (1997).
    [CrossRef]
  12. W. C. Hurlbut, Y.-S. Lee, K. L. Vodopyanov, P. S. Kuo, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 32, 668 (2007).
    [CrossRef]
  13. V. Nathan, A. H. Guenther, and S. S. Mitra, J. Opt. Soc. Am. B 2, 294 (1985).
    [CrossRef]
  14. F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).
  15. M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
    [CrossRef]
  16. G. C. Bhar, Appl. Opt. 15, 305 (1976).
    [CrossRef]
  17. E. D. Palik, Handbook of Optical Constans of Solids(Academic Press, 1998).
  18. B. S. Wherrett, J. Opt. Soc. Am. B 1, 67 (1984).
  19. G. Q. Chang, C. J. Divin, C. H. Liu, S. L. Williamson, A. Galvanauskas, and T. B. Norris, Opt. Express 14, 7909 (2006).
    [CrossRef]

2011

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

2010

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

2008

K. L. Vodopyanov, Laser Photonics Rev. 2, 11 (2008).
[CrossRef]

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

2007

2006

2005

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

2004

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).

2003

K. Vodopyanov, Top. Appl. Phys. 89, 144 (2003).
[CrossRef]

1997

1996

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

1994

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

1985

1984

1976

Bessho, T.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Bhar, G. C.

Bonn, M.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

Chai, L.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Chang, G. Q.

Deng, Y.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Ding, Y. J.

W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).

Divin, C. J.

Edwards, G. J.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Fejer, M. M.

Galvanauskas, A.

Guenther, A. H.

Hahn, T.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Halliburton, L. E.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Hasegawa, N.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Heinz, T. F.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

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

Hendry, E.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

Hirosumi, T.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Hopkins, F. K.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Hsu, W.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

Hu, M.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Hurlbut, W. C.

Ito, R.

Kitamoto, A.

Kondo, T.

Kress, M.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Kuhn, W. K.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Kuo, P. S.

Lan, C.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

Lauderdale, W. J.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Lee, Y.-S.

W. C. Hurlbut, Y.-S. Lee, K. L. Vodopyanov, P. S. Kuo, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 32, 668 (2007).
[CrossRef]

Y.-S. Lee, Principles of Terahertz Science and Technology (Springer, NY, 2009).

Li, Y.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Liu, C. H.

Liu, F.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Löffer, T.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Mitra, S. S.

Nagai, M.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Nahata, A.

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

Nathan, V.

Norris, T. B.

Ohmer, M. C.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Ohtake, H.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Palik, E. D.

E. D. Palik, Handbook of Optical Constans of Solids(Academic Press, 1998).

Pollak, T. M.

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Rai, D.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

Rakowsky, M. H.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Roskos, H. G.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Schunemann, P. G.

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Scripsick, M. P.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

Setzler, S. D.

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

Shan, J.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

Shi, W.

W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).

Shirane, M.

Shoji, I.

Sivakumar, R.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

Sugiura, T.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Sun, Q.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Tanaka, K.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Thompson, M.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Ulbricht, R.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

Vodopyanov, K.

K. Vodopyanov, Top. Appl. Phys. 89, 144 (2003).
[CrossRef]

Vodopyanov, K. L.

Wang, C.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Wang, T.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

Weling, A. S.

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

Wherrett, B. S.

Williamson, S. L.

Xing, Q.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

Yoshida, M.

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

Zawilski, K. T.

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

M. H. Rakowsky, W. K. Kuhn, W. J. Lauderdale, L. E. Halliburton, G. J. Edwards, M. P. Scripsick, P. G. Schunemann, T. M. Pollak, M. C. Ohmer, and F. K. Hopkins, Appl. Phys. Lett. 64, 1615 (1994).
[CrossRef]

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

M. Nagai, K. Tanaka, H. Ohtake, T. Bessho, T. Sugiura, T. Hirosumi, and M. Yoshida, Appl. Phys. Lett. 85, 3974 (2004).
[CrossRef]

J. Chin. Inst. Chem. Eng.

T. Wang, R. Sivakumar, D. Rai, W. Hsu, and C. Lan, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, 385 (2008).

J. Cryst. Growth

K. T. Zawilski, P. G. Schunemann, S. D. Setzler, and T. M. Pollak, J. Cryst. Growth 310, 1891 (2008).
[CrossRef]

J. Opt.

F. Liu, Y. Li, Q. Xing, L. Chai, M. Hu, C. Wang, Y. Deng, Q. Sun, and C. Wang, J. Opt. 12, 095201 (2010).

J. Opt. Soc. Am. B

Laser Photonics Rev.

K. L. Vodopyanov, Laser Photonics Rev. 2, 11 (2008).
[CrossRef]

Opt. Commun.

W. Shi, Y. J. Ding, and P. G. Schunemann, Opt. Commun. 233, 183 (2004).

Opt. Express

Opt. Lett.

Rev. Mod. Phys.

R. Ulbricht, E. Hendry, J. Shan, T. F. Heinz, and M. Bonn, Rev. Mod. Phys. 83, 543 (2011).
[CrossRef]

Semicond. Sci. Technol.

T. Löffer, M. Kress, M. Thompson, T. Hahn, N. Hasegawa, and H. G. Roskos, Semicond. Sci. Technol. 20, S134 (2005).
[CrossRef]

Top. Appl. Phys.

K. Vodopyanov, Top. Appl. Phys. 89, 144 (2003).
[CrossRef]

Other

Y.-S. Lee, Principles of Terahertz Science and Technology (Springer, NY, 2009).

E. D. Palik, Handbook of Optical Constans of Solids(Academic Press, 1998).

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.

(a) Time-domain terahertz (THz) emission spectroscopy setup. (b) Typical THz transient for ZnGeP2 (ZGP) pumped at 1300 nm. Inset shows normalized power spectra for ZGP and GaAs.

Fig. 2.
Fig. 2.

Intensity-dependent peak-to-peak THz amplitude for ZGP (0.33 mm), GaP (0.13 mm), and GaAs (0.5 mm) at (a) 1240 nm and (b) 1536 nm. Estimated THz amplitude adjusting for the crystal length, based on a thickness of 0.5 mm for (c) 1240 nm and (d) 1536 nm.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Photon energy and wavelength dependence of the peak-to-peak THz amplitude for ZGP, GaP, and GaAs. (b) Simulation of the wavelength-dependent coherence length and normalized two- and three-photon absorption coefficients in ZGP.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1. Optical Properties of the Various Semiconductors Crystal at 1240 (1536) nm, Where × Means the Term is Neglected in Fitting the Intensity Dependence

Metrics