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Organic Broadband THz Generators Optimized for Efficient Near‐Infrared Optical Pumping
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-09-03 , DOI: 10.1002/advs.202001738 Myeong-Hoon Shin 1 , Won Tae Kim 2 , Se-In Kim 1 , Seung-Jun Kim 1 , In Cheol Yu 2 , Sang-Wook Kim 1 , Mojca Jazbinsek 3 , Woojin Yoon 4 , Hoseop Yun 4 , Fabian Rotermund 2 , O-Pil Kwon 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2020-09-03 , DOI: 10.1002/advs.202001738 Myeong-Hoon Shin 1 , Won Tae Kim 2 , Se-In Kim 1 , Seung-Jun Kim 1 , In Cheol Yu 2 , Sang-Wook Kim 1 , Mojca Jazbinsek 3 , Woojin Yoon 4 , Hoseop Yun 4 , Fabian Rotermund 2 , O-Pil Kwon 1
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New organic THz generators are designed herein by molecular engineering of the refractive index, phonon mode, and spatial asymmetry. These benzothiazolium crystals simultaneously satisfy the crucial requirements for efficient THz wave generation, including having nonlinear optical chromophores with parallel alignment that provide large optical nonlinearity; good phase matching for enhancing the THz generation efficiency in the near‐infrared region; strong intermolecular interactions that provide restraining THz self‐absorption; high solubility that promotes good crystal growth ability; and a plate‐like crystal morphology with excellent optical quality. Consequently, the as‐grown benzothiazolium crystals exhibit excellent characteristics for THz wave generation, particularly at near‐infrared pump wavelengths around 1100 nm, which is very promising given the availability of femtosecond laser sources at this wavelength, where current conventional THz generators deliver relatively low optical‐to‐THz conversion efficiencies. Compared to a 1.0‐mm‐thick ZnTe crystal as an inorganic benchmark, the 0.28‐mm‐thick benzothiazolium crystal yields a 19 times higher peak‐to‐peak THz electric field with a broader spectral bandwidth (>6.5 THz) when pumped at 1140 nm. The present work provides a valuable approach toward realizing organic crystals that can be pumped by near‐infrared sources for efficient THz wave generation.
中文翻译：
针对高效近红外光泵浦而优化的有机宽带太赫兹发生器
本文通过折射率、声子模式和空间不对称性的分子工程设计了新型有机太赫兹发生器。这些苯并噻唑晶体同时满足高效太赫兹波产生的关键要求，包括具有平行排列的非线性光学发色团，可提供较大的光学非线性；良好的相位匹配，可提高近红外区域太赫兹的产生效率；强烈的分子间相互作用，可抑制太赫兹自吸收；高溶解度，促进良好的晶体生长能力；以及具有优异光学质量的片状晶体形态。因此，生长的苯并噻唑晶体在产生太赫兹波方面表现出优异的特性，特别是在 1100 nm 左右的近红外泵浦波长下，考虑到飞秒激光源在该波长下的可用性，这是非常有前途的，而当前的传统太赫兹发生器提供相对较低的功率。光到太赫兹的转换效率。与作为无机基准的 1.0 毫米厚的 ZnTe 晶体相比，0.28 毫米厚的苯并噻唑晶体在 1140 泵浦时产生高 19 倍的峰峰值太赫兹电场，并具有更宽的光谱带宽（> 6.5 太赫兹）。纳米。目前的工作为实现有机晶体提供了一种有价值的方法，可以通过近红外源泵浦以有效产生太赫兹波。
更新日期：2020-10-22
中文翻译：
针对高效近红外光泵浦而优化的有机宽带太赫兹发生器
本文通过折射率、声子模式和空间不对称性的分子工程设计了新型有机太赫兹发生器。这些苯并噻唑晶体同时满足高效太赫兹波产生的关键要求，包括具有平行排列的非线性光学发色团，可提供较大的光学非线性；良好的相位匹配，可提高近红外区域太赫兹的产生效率；强烈的分子间相互作用，可抑制太赫兹自吸收；高溶解度，促进良好的晶体生长能力；以及具有优异光学质量的片状晶体形态。因此，生长的苯并噻唑晶体在产生太赫兹波方面表现出优异的特性，特别是在 1100 nm 左右的近红外泵浦波长下，考虑到飞秒激光源在该波长下的可用性，这是非常有前途的，而当前的传统太赫兹发生器提供相对较低的功率。光到太赫兹的转换效率。与作为无机基准的 1.0 毫米厚的 ZnTe 晶体相比，0.28 毫米厚的苯并噻唑晶体在 1140 泵浦时产生高 19 倍的峰峰值太赫兹电场，并具有更宽的光谱带宽（> 6.5 太赫兹）。纳米。目前的工作为实现有机晶体提供了一种有价值的方法，可以通过近红外源泵浦以有效产生太赫兹波。
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