光電整流
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光電整流(英語:Electro-optic rectification, EOR),也稱做光學整流(英語:optical rectification),是一個當強光束通過非線性材料時,產生準直流偏極的非線性光學過程[1]。通常強度下,光學整流是一個與電光效應過程相反的二階現象。此現象在1962年時首次被發現於磷酸二氫鉀(KDP)及Deuterated potassium dihydrogen phosphate (KDdP)的紅寶石雷射穿透光中。[2]
解釋
[編輯]光學整流可以被直覺地用非線性材料的對稱特性解釋:在有一內部偏好方向的情形下,偶極不會跟外加驅動場在同時間點轉向。若驅動場是一個正弦波,則此效應會產生一個平均直流極化。
光學整流是類比於電整流,一個將交流訊號轉換為直流訊號的過程,但它們並不是同一件事。一個二極體可以將正弦電場轉換為直流電流,而光整流則是將正弦電場轉換為直流極化。 此外,一個隨時變的極化即是一種電流,因此若入射光愈來愈強,光極化會產生一直流電流;反之若光強愈來愈弱,則會產生一反向的直流電流。但若光強固定,則光整流將不會產生直流電流。
當外加電場是由飛秒脈衝雷射提供時,這麼短的脈衝所對應的頻寬很寬。這些頻率的疊合將製造出一脈衝偶極,從而發出兆赫頻段的輻射。 光電整流效應類似於由電荷加減速達成的古典電磁輻射,但此處電荷以鍵結偶極形式存在,且兆赫波的產生受非線性材料的二階電極化率影響。碲化鋅是一個產生0.5–3兆赫波的熱門材料。
光學整流也能在金屬上由表面倍頻效應產生。然而該效應受到非平衡電子激發很大的影響,而且呈現方式更為複雜。[3]
與其他非線性光學過程類似,光學整流也被發現會在表面電漿在金屬表面上被激發時增強。[4]
應用
[編輯]隨著在半導體與聚合物中載子的速度加快,光學整流成為了兆赫波雷射產生中的主要課題之一。[5] 這與稱作Polaritonics,偶極晶格震盪產生兆赫輻射的過程是不同的。
參考資料
[編輯]- ^ Rice et al., "Terahertz optical rectification from <110> zinc-blende crystals," Appl. Phys. Lett. 64, 1324 (1994), doi:10.1063/1.111922
- ^ Bass et al., "Optical rectification," Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962), doi:10.1103/PhysRevLett.9.446
- ^ Kadlec, F., Kuzel, P., Coutaz, J. L., "Study of terahertz radiation generated by optical rectification on thin gold films," Optics Letters, 30, 1402 (2005), doi:10.1364/OL.30.001402
- ^ G. Ramakrishnan, N. Kumar, P. C. M. Planken, D. Tanaka, and K. Kajikawa, "Surface plasmon-enhanced terahertz emission from a hemicyanine self-assembled monolayer," Opt. Express, 20, 4067-4073 (2012), doi:10.1364/OE.20.004067
- ^ Tonouchi, M, "Cutting-edge terahertz technology," Nature Photonics 1, 97 (2007), doi:10.1038/nphoton.2007.3