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宽带隙有机晶体：近红外泵浦下增强的光-太赫兹非线性频率转换
摘要： 通过折射率工程在非线性有机晶体中实现了太赫兹（THz）波增强产生，这显著改善了相位匹配特性。与传统的低带隙非线性有机晶体不同，新设计的基于苯并咪唑鎓的HMI（2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1,3-二甲基-1H-苯并咪唑-3-鎓）发色团具有相对较宽的带隙。这降低了近红外区域的光学群折射率，使得与产生的太赫兹波有更好的相位匹配，并导致高的光-太赫兹转换。与传统的基于宽带隙苯胺的晶体相比，基于HMI的晶体的一个独特特征是其显著更大的宏观光学非线性，其宏观非线性极化率的二阶分量比NPP（(1-(4-硝基苯基)吡咯烷-2-基)甲醇）晶体高一个数量级。基于HMI的晶体还表现出更高的热稳定性，熔点Tm高于250°C，而苯胺基晶体（NPP为116°C）。在技术上重要的800nm波长泵浦下，所提出的基于HMI的晶体提高了高的光-太赫兹转换效率，可与具有最先进宏观非线性的基准低带隙喹啉鎓晶体相媲美。这种性能是由于通过宽带隙发色团降低近红外区域的光学群折射率而实现的优异相位匹配。所提出的宽带隙设计是控制各种非线性有机材料的折射率以增强频率转换过程的有前途的方法。
关键词： 有机晶体、太赫兹、折射率工程、相位匹配、非线性光学
更新于2025-09-23 15:19:57
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生色团X形排列：高效有机太赫兹发生器的潜在替代方案
摘要： 据报道，采用非线性光学发色团X形排列的高效宽带有机太赫兹（THz）发生器，可作为基准有机晶体中发色团平行排列的替代方案。所有开发的六种有机苯并噻唑晶体均呈现同构的X形发色团排列，从而产生了前所未有的巨大非对角光学非线性（>100×10?3? esu），这是有机晶体中最大的非对角光学非线性之一。与目前最先进的有机THz发生器大多利用对角光学非线性不同，这些苯并噻唑晶体通过非对角光学非线性实现了高效的宽带THz波生成。对于非对角和对方光学非线性的利用，光学泵浦的偏振方向分别与晶体的极轴垂直和平行。除了具有比1.0毫米厚的无机基准ZnTe晶体高出一个数量级峰-峰值THz电场的大THz波生成效率外，苯并噻唑晶体还能产生宽带THz光谱，其上限截止频率接近8 THz，并且在0.5-4 THz范围内没有强吸收凹陷。因此，发色团的X形排列为高效宽带有机THz发生器提供了一种有趣的潜在替代方案。
关键词： 非线性光学晶体、太赫兹发生器、有机晶体
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 基于DSTMS的超宽带太赫兹时域光谱技术
摘要： DSTMS有机电光晶体是一种极具前景且高效的太赫兹波产生材料。它既能通过飞秒激光脉冲的光整流效应产生超过数GV/m的超高太赫兹电场，又具备延伸至10太赫兹以上的极宽频带特性。然而现有实验室太赫兹系统通常采用体积庞大且昂贵的飞秒激光器，这不利于工业太赫兹成像与光谱应用。近期虽已出现采用有机晶体的紧凑型系统，但它们仍使用传统光电导天线作为太赫兹探测器。本研究展示了一套基于1560纳米波段低成本小型化飞秒光纤激光器的紧凑型太赫兹时域光谱系统。我们选用有机晶体DSTMS（4-N,N-二甲基氨基-4'-N'-甲基芪鎓-2,4,6-三甲基苯磺酸盐）作为太赫兹产生与探测材料，因其是目前已知最先进有机晶体中综合效率最高且频谱最平坦的材料。该太赫兹系统可实现高达20太赫兹的频率范围，并保持超过60分贝的高动态范围。系统采用商用飞秒激光器作为泵浦光束，其脉冲宽度18飞秒、平均功率200毫瓦、重复频率40兆赫兹、波长1560纳米。通过同时采用DSTMS作为太赫兹发生器和相干探测材料，我们实现了高达20太赫兹的超大频宽。
关键词： DSTMS、有机晶体、太赫兹时域光谱、太赫兹波产生、飞秒光纤激光器
更新于2025-09-12 10:27:22
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柔性发光有机块体晶体：二维弹性实现三维光波导
摘要： 弹性有机单晶的研究已成为晶体工程领域的热门方向，近期针状晶体的弹性弯曲行为得到了深入探究。本研究基于结构简单的2,5-二氨基对苯二甲酸二甲酯（DMDAT）分子，报道了一类在外力作用下既具弹性弯曲能力又具弹性扭转能力的有机晶体。这些带状DMDAT晶体具有完全柔性，可自由弯曲扭转形成任意三维构型。其独特的X形四取代苯结构使该晶体能基于极小的π体系实现高效黄色发光。利用这些特性，研究者成功在具有高度扭曲三维带状结构的DMDAT晶体中实现了三维光波导，展示了柔性有机块体晶体的终极三维应用潜力。
关键词： 荧光团、光波导、柔性晶体、有机晶体
更新于2025-09-11 14:15:04
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用于太赫兹波生成的氟化有机电光喹啉鎓晶体
摘要： 报道了一种具有最先进二阶非线性光学响应且太赫兹（THz）波产生特性优异的氟化电光晶体。这类氟化有机离子晶体由光学高非线性的氟化HM6FQ（6-氟-2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓）或HM7FQ（7-氟-2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓）阳离子与对甲苯磺酸根（T）阴离子组成。相较于基于非氟化HMQ（2-(4-羟基-3-甲氧基苯乙烯基)-1-甲基喹啉鎓）阳离子的基准电光晶体，在HM6FQ阳离子上引入氟取代基会形成额外的氢键（Ar-F···H-C）。这种分子工程使晶体的热稳定性增强，并显著调制了THz频段的声子振动模式，同时HM6FQ阳离子在晶体中优异的π-π堆积和空间填充特性使其宏观非线性光学极化率的二阶张量分量达到与HMQ阳离子相当的最先进水平。基于HM6FQ的晶体展现出极高的光电-THz转换效率，可与基准HMQ基晶体相媲美。此外，由于氟取代基诱导的额外氢键，所产生THz波的光谱形状发生显著改变——例如HM6FQ和HMQ基晶体最大的光谱间隙分别出现在1.5和2.0 THz附近。据目前所知，这是首次对具有基准非线性光学响应的电光晶体进行氟化阳离子工程改造。
关键词： 有机晶体、非线性光学、太赫兹波、电光效应
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE 2019年第44届国际红外、毫米波与太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 法国巴黎(2019年9月1日-9月6日)] 2019年第44届国际红外、毫米波与太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 利用中红外脉冲泵浦有机晶体产生极高太赫兹能量密度
摘要： 光学参量啁啾脉冲放大（OPCPA）是一项新兴激光技术，具有工作波长灵活可调与功率放大的优势。本研究通过强中红外（MIR）脉冲的光整流（OR）效应，在有机晶体（DAST）中实现了太赫兹波产生。当采用脉宽100飞秒、波长3.9微米的OPCPA泵浦源时，产生的宽带光谱覆盖超过数个倍频程。我们报道了3.1毫焦/平方厘米的超高太赫兹能量密度，且晶体损伤阈值超过150毫焦/平方厘米。
关键词： 光学整流、光学参量啁啾脉冲放大、中红外脉冲、太赫兹波产生、有机晶体
更新于2025-09-11 14:15:04