Cristal no lineal orgánico recubierto de película delgada óptica para una generación eficiente de ondas de terahercios

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 15082 (2022) Citar este artículo

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En el proceso de generación de ondas de terahercios (THz) a través de la rectificación óptica de pulsos de femtosegundos infrarrojos en un cristal óptico no lineal, la potencia de la onda de terahercios es directamente proporcional al cuadrado de la potencia de la bomba óptica. Por lo tanto, la onda de terahercios de alta potencia se puede generar usando un láser de femtosegundo de alta potencia siempre que el cristal tenga un umbral de daño inducido por láser alto y un coeficiente óptico no lineal. Sin embargo, una cantidad significativa de potencia de bombeo se pierde en este proceso debido a la reflexión de Fresnel en el límite aire-cristal. En este artículo, demostramos numérica y experimentalmente que la capa de película delgada óptica llamada Cytop en el cristal de tosilato de 4-N, N-dimetilamino-4'-N'-metil-estilbazolio (DAST) reduce efectivamente la pérdida de reflexión de la potencia de la bomba. , aumentando así la eficiencia de emisión de onda THz del cristal DAST. Descubrimos que la potencia promedio de la onda de THz emitida por el cristal recubierto de película delgada es aproximadamente un 28% más alta que la potencia de THz emitida por el cristal sin recubrimiento cuando se usa una cantidad igual de potencia láser. Los cristales DAST recubiertos con película delgada se pueden usar no solo en sistemas de medición de terahercios, sino también en dispositivos ópticos como moduladores y guías de ondas.

The applications of terahertz (THz) wave have been expanding at an enormous speed in various fields such as biomedical engineering, non-destructive testing, high speed communication and ultrafast spectroscopy1,2,3,4. In these applications, it is important to use a highly efficient terahertz wave source to improve the performance of the measurement system. Various sources such as photoconductive antenna5, non-linear optical crystals6, quantum cascade lasers7 have been developed to emit terahertz wave. Moreover, other sources based on laser plasma interaction8, terahertz spintronics9 and terahertz superconductors10 are also being investigated. Among them, nonlinear optical crystals are very promising for broadband THz wave generation via optical rectification zinc-blende crystals. App. Phys. Lett. 64, 1324–1326 (1994)." href="/articles/s41598-022-17893-7#ref-CR11" id="ref-link-section-d65119338e574"> 11, generación de diferencia de frecuencia12 y procesos paramétricos ópticos13. En particular, la rectificación óptica de pulsos láser de femtosegundos (fs) en cristales ópticos no lineales ha atraído especial atención debido a su capacidad para emitir ondas THz de banda ancha y alta potencia.

Se han utilizado cristales inorgánicos y orgánicos para la generación de ondas de THz mediante rectificación óptica. Por ejemplo, el niobato de litio es un cristal óptico no lineal inorgánico muy conocido que puede producir ondas de THz de alta potencia14,15. Del mismo modo, el telururo de zinc16,17,18, el fosfuro de galio19 y el arseniuro de galio20 también se han utilizado ampliamente para emitir ondas de THz de banda ancha. Sin embargo, estos cristales tienen limitaciones, como una baja eficiencia de conversión debido a sus coeficientes no lineales moderados y una mayor complejidad del sistema, como en el caso de la generación de ondas de THz utilizando cristal de niobato de litio a través del frente inclinado de pulsos láser21. En comparación con estos cristales inorgánicos, los cristales orgánicos como DAST, HMQ-TMS, DSTMS, OH1 y BNA han demostrado ser excelentes fuentes de THz debido a sus características, como una alta eficiencia de conversión óptica a THz debido al alto coeficiente óptico no lineal, bajo absorción de onda de terahercios y sistema de medición relativamente simple debido a la geometría de coincidencia de fase colineal22,23,24,25,26. Entre estos cristales orgánicos, DAST es uno de los cristales orgánicos ampliamente utilizados para la generación de ondas de THz debido a su alto coeficiente óptico no lineal (d11 = 290 ± 55 pm/V a λ = 1,5 μm), baja onda óptica y de terahercios. absorción y alto umbral de daño inducido por láser27,28,29. Además, este cristal puede ser bombeado por un láser de fibra de telecomunicaciones bien establecido y ampliamente disponible con una longitud de onda de 1,5 μm30,31.

La generación de ondas de THz a partir de cristales no lineales a través de la rectificación óptica de pulsos de láser fs se basa en la mezcla de frecuencias de diferencia de todas las frecuencias dentro del ancho de banda de un pulso de láser fs. En este proceso óptico no lineal de segundo orden, la potencia de la onda THz es directamente proporcional al cuadrado de la potencia del láser de bomba de femtosegundos32,33. Por lo tanto, la onda de THz de alta intensidad se puede generar utilizando un cristal óptico no lineal que tiene un umbral de daño inducido por láser alto, un coeficiente no lineal óptico alto y una absorción de onda de THz baja. Sin embargo, la eficiencia de emisión de THz de estos cristales está limitada por la pérdida de reflexión de la potencia de la bomba. Cuando un láser de bomba incide sobre una superficie de cristal, un porcentaje significativo de la potencia de la bomba se refleja desde la interfaz aire-cristal dada por la ecuación de Fresnel como \({\left(\frac{n-1}{n+1}\right) }^{2}\), donde n es el índice de refracción de un cristal en la longitud de onda de excitación. Sin embargo, esta pérdida de reflexión se puede reducir utilizando una capa antirreflejos en la superficie del cristal con un espesor adecuado34.

El recubrimiento antirreflectante se utiliza principalmente para suprimir las pérdidas por reflexión de Fresnel cuando la luz se propaga de un medio a otro y dicho recubrimiento se puede hacer depositando una película delgada en la superficie del cristal35,36 o usando un índice de refracción graduado con sub- estructuras de longitud de onda tales como estructuras de ojo de polilla37,38. En este artículo, presentamos un recubrimiento antirreflectante de tipo película dieléctrica llamado Cytop, su proceso de recubrimiento y su función como recubrimiento antirreflectante. Demostramos numérica y experimentalmente que dicha capa ayuda a reducir la cantidad significativa de pérdida de energía debido a la reflexión y, en última instancia, mejora la eficiencia de emisión de ondas de terahercios de los cristales ópticos no lineales.

El revestimiento antirreflectante en un cristal óptico no lineal se puede realizar mediante una película delgada dieléctrica de una sola capa. Cuando una película se recubre sobre un cristal, la película delgada crea dos interfaces: aire-película y película-cristal y estas interfaces producen dos ondas reflejadas como se muestra en la Fig. 1. Cuando estas dos ondas reflejadas tienen la misma intensidad con su diferencia de fase de π, la energía total de las ondas reflejadas se vuelve cero debido a la interferencia destructiva, mejorando así la transmitancia. Para realizar esta condición, el índice de refracción de la película debe ser menor que el índice de refracción del cristal en la longitud de onda de interés, escrito como nfilm < ncrystal. Además, el espesor óptico de la película delgada debe ser un múltiplo impar de un cuarto de longitud de onda (nfilm.d = λ/4), donde λ es la longitud de onda del láser incidente.

Diagrama esquemático de un revestimiento antirreflectante de película delgada en el cristal DAST.

A la incidencia normal de la luz, la reflectancia se escribe como39

donde nair es el índice de refracción del aire, ncrystal es el índice de refracción del cristal y nfilm es el índice de refracción de la película delgada. Para hacer que el valor de R = 0, el numerador del término correcto debe escribirse como

Por lo tanto, el índice de refracción de la película (nfilm) se puede obtener como

En el caso del cristal DAST (ncrystal = 2,13 a λ = 1560 nm), el índice de refracción de la película (nfilm) se calcula como √2,13 = 1,45. En este estudio, elegimos un polímero llamado Cytop como capa antirreflectante ya que su índice de refracción (nfilm = 1.33 a λ = 1560 nm) está cerca del índice de refracción requerido obtenido usando la ecuación. 3. Finalmente, el espesor óptico requerido de la película (d) se calcula como λ/(4.nfilm) ≈ 293 nm.

La fórmula estructural de Cytop™ (fabricado por AGC Chemical Inc.) se muestra en la Fig. 2. Cytop es un fluoropolímero amorfo que se disuelve en solventes a base de flúor y se puede usar como un recubrimiento de película delgada con espesores de unos pocos cientos de nanómetros Se pueden usar varios métodos de recubrimiento, como el recubrimiento por pulverización, el recubrimiento por rotación, el recubrimiento por inmersión y el recubrimiento por matriz, según el material y la rugosidad de su superficie. Cytop tiene un índice de refracción de 1,33 en la región infrarroja y de 1,43 en la región de frecuencia de terahercios40. Además, tiene un bajo coeficiente de absorción tanto en la región de frecuencia infrarroja como en la de terahercios, lo que lo convierte en un material adecuado para el revestimiento antirreflectante de cristales no lineales para la generación de ondas de terahercios (para conocer otras propiedades de Cytop, consulte la información complementaria S1).

Estructura química de Cytop.

En este experimento, se implementó el método de recubrimiento por inmersión para recubrir el cristal DAST con un Cytop como recubrimiento antirreflectante. En el primer paso, la solución Cytop (CTL-109AC, fabricante: AGC Chemical Inc.) se disolvió en un solvente (CT-SOLV100E, fabricante: AGC Chemical Inc.) y soluciones Cytop de diferentes concentraciones (0%, 1%, Se prepararon 3%, 5%, 7% y 9%). A continuación, los cristales de DAST se sumergieron en la solución de Cytop y estos cristales se sacaron de la solución a una velocidad de tracción de 1 mm/seg. Estos cristales se secaron naturalmente a temperatura ambiente durante 5 min y luego se secaron durante 1 h a 100 °C. La Figura 3 muestra los cristales de DAST sin recubrimiento y con recubrimiento de película Cytop. Más detalles del proceso de recubrimiento se dan en la sección "Métodos".

(a) Cristal DAST sin recubrimiento, (b) Cristal DAST recubierto con película Cytop.

En el siguiente paso, medimos el espesor del recubrimiento Cytop usando un elipsómetro (UVISEL2, Fabricante: Horiba Ltd.) y estudiamos la dependencia del espesor del recubrimiento con la concentración de la solución Cytop como se muestra en la Tabla 1. También calculamos el coeficiente de (CV) (calculado como: CV = desviación estándar/media × 100%) para examinar la uniformidad del espesor de la película óptica. La tabla muestra que el coeficiente de variación disminuye con el aumento del espesor de la capa hasta la concentración de la solución del 7%. Más allá de eso, el CV aumenta ya que es difícil controlar el grosor de la película delgada en el método de recubrimiento por inmersión. Como se discutió en la sección anterior, el espesor óptico requerido del recubrimiento Cytop es de 293 nm, usamos el cristal DAST recubierto con solución Cytop con una concentración del 5%. El CV es del 2,4% para el cristal con un espesor de capa de 288 nm, mostrando una buena uniformidad del espesor de la película.

Dado que el cristal DAST es de naturaleza higroscópica, se debe prestar especial atención al almacenar los cristales. Por lo tanto, estudiamos el efecto de la humedad sobre la calidad de los cristales recubiertos y no recubiertos colocándolos en una cámara de humedad controlada (humedad relativa = 80%, temperatura = 30 °C) durante 7 días. Los hidratos de cristal se forman en la superficie del cristal sin recubrir, mientras que no se observaron cambios significativos en la superficie del cristal recubierto. Este resultado indica que el cristal DAST recubierto con película de Cytop es resistente a la humedad y la humedad en comparación con el cristal DAST sin recubrimiento.

Para evaluar el rendimiento de la película delgada Cytop como recubrimiento antirreflectante, primero investigamos numéricamente las propiedades de transmisión y reflexión del láser a través del cristal con y sin el recubrimiento AR.

Cuando un rayo láser incide sobre un cristal, la reflexión del rayo láser desde el límite aire-cristal se calcula usando la ecuación de Fresnel como39

Aquí, nair = 1 y ncrystal = 2,13 a λ = 1560 nm para el eje a del cristal DAST, lo que da una reflectancia total = 13,03 %. Ahora, la transmitancia del cristal se calcula como

Aquí, α es el coeficiente de absorción del cristal DAST (0,7 cm−1 a λ = 1560 nm) y d es el espesor del cristal (0,5 mm). La transmitancia total del cristal DAST sin recubrimiento se calcula como 73,03%.

Cuando un cristal se recubre con la película delgada Cytop en ambos lados con un índice de refracción de 1,33 a λ = 1560 nm, la reflectancia se calcula como

donde la reflectancia se calcula como 0,85%. Finalmente, la transmitancia se calcula como 94.91% usando la ecuación escrita a continuación

A partir de la comparación, encontramos que la transmitancia del cristal aumenta al 94,91 % con el recubrimiento AR, mientras que la transmitancia es solo alrededor del 73,03 % sin el recubrimiento AR. Esto demuestra claramente que el revestimiento AR es eficaz para reducir la pérdida de reflexión del haz de bombeo.

Para evaluar experimentalmente la transmitancia de la luz láser del cristal DAST, construimos una configuración de medición usando un láser de femtosegundo con una longitud de onda de 1560 nm y una potencia promedio de 80 mW (los detalles de la configuración experimental se brindan en la información complementaria S1) . El rayo láser se enfocó en el cristal usando una lente con una distancia focal de 50,8 mm y la luz láser transmitida a través del cristal se detectó usando un medidor de potencia óptica (FieldMax II, Coherent Inc.). Medimos la transmitancia de ambos cristales (d = 0,5 mm) con y sin revestimiento antirreflectante. Los valores de transmitancia del cristal con y sin el revestimiento AR se obtienen como 93,4% y 74,3% respectivamente. Esto indica que la transmitancia aumentó aproximadamente un 26 % cuando se usa el cristal DAST revestido con AR. Estos resultados experimentales muestran una buena consistencia con los valores calculados numéricamente. Dado que el umbral de daño es un parámetro importante al evaluar el rendimiento del cristal DAST, hemos estudiado previamente el umbral de daño inducido por láser en λ = 1560 nm para el cristal DAST recubierto con una película delgada de Cytop. Se demostró que los cristales DAST recubiertos con AR resisten la irradiación láser con una densidad de potencia de 3,6 GW/cm2 durante 720 minutos36. Por lo tanto, en este experimento no se observó daño inducido por láser en el cristal. Aquí es importante tener en cuenta que el cristal DAST recubierto con AR no solo es útil en la generación de THz, sino también en otras aplicaciones que emplean láser, como moduladores ópticos de alta velocidad y detectores de campo.

A continuación, medimos la onda de terahercios emitida por ambos cristales y comparamos la potencia promedio de las ondas de terahercios emitidas por estos cristales. La configuración experimental se muestra en la Fig. 4, donde usamos un láser de fibra de femtosegundo (KPhotonics LLC.) con una longitud de onda de 1560 nm, un ancho de pulso de menos de 55 fs, una tasa de repetición de pulso de 50 MHz y una potencia promedio de 80 mW. El láser de femtosegundo se enfocó en el cristal DAST a un diámetro de punto de 60 μm utilizando una lente con una distancia focal de 50,8 mm. El cristal DAST se fija en un soporte como se muestra en el recuadro de la Fig. 4. Utilizamos una placa de onda λ/2 para alinear la polarización de la luz láser con el eje a del cristal DAST. La onda de terahercios emitida fue primero colimada por un espejo parabólico fuera del eje y enfocada al detector piroeléctrico calibrado (Gentec Inc.). La luz láser transmitida a través del cristal DAST fue bloqueada por una lámina de polipropileno negro, que tiene una transmitancia de 0% y 70% para láser y onda THz respectivamente (ver información complementaria S1). El haz de la bomba fue modulado por un chopper con una frecuencia de 5 Hz.

Diagrama esquemático de la configuración óptica para medir la potencia de la onda THz. El recuadro muestra los cristales DAST montados en los soportes de cristal.

Los láseres de femtosegundo se utilizan a menudo en la generación de ondas de terahercios de alta potencia a través de un proceso óptico no lineal. Por lo tanto, la densidad de potencia máxima del láser en el punto focal de la lente es significativamente alta, lo que induce una dispersión no lineal. Se considera que tales efectos de dispersión ocurren a una densidad de potencia máxima de 105 mW/μm2 o más41. Aquí, estudiamos la relación entre el diámetro del haz de la bomba y la densidad de potencia máxima en nuestro experimento, como se muestra en la Fig. 5. Esto indica que el diámetro del haz en el que la densidad de potencia supera los 105 mW/μm2 es de 19,2 μm cuando un láser con una Se utiliza un ancho de pulso de 55 fs, una tasa de repetición de pulso de 50 MHz y una potencia promedio de 80 mW. Por lo tanto, el efecto de la dispersión no lineal se considera casi insignificante ya que el haz se enfoca a 60 μm en este experimento. El aumento de la densidad de potencia es una práctica habitual en el proceso de generación de ondas de terahercios utilizando cristales ópticos no lineales. Por lo tanto, este resultado muestra que la relación entre el efecto de dispersión no lineal y la densidad de potencia máxima debe considerarse cuidadosamente cuando el cristal óptico no lineal recubierto de película delgada se bombea con un láser de alta potencia para la generación de ondas de terahercios.

Relación entre el diámetro del haz de la bomba y la densidad de potencia máxima. El triángulo muestra un valor experimental en este estudio. La densidad de potencia de 105 mW/μm2 se muestra con una línea de puntos como referencia.

La figura 6 muestra la dependencia de la potencia de terahercios promedio emitida por ambos cristales DAST, con y sin recubrimiento AR, en la potencia de la bomba incidente. La potencia del láser se varía utilizando un filtro de densidad neutra de 0 a 80 mW. Dado que la potencia de la onda de THz es directamente proporcional al cuadrado de la potencia del láser de bomba, se utilizó una ecuación polinomial de segundo grado para ajustar los datos, como se muestra en la Fig. 6. Aquí, se observa que la relación de THz la potencia emitida por el cristal DAST recubierto a la del cristal sin recubrimiento permanece aproximadamente constante dentro del rango de medición. La potencia máxima es de aproximadamente 2,08 μW y 1,62 μW respectivamente para el cristal DAST revestido y sin revestir cuando se bombea con una potencia láser de 80 mW. Esto muestra que la potencia promedio de la onda de THz emitida por el cristal revestido con AR es un 28% más alta que la potencia de THz emitida por el cristal sin el revestimiento AR cuando se usa la misma cantidad de potencia láser. Dado que la transmitancia del láser aumentó aproximadamente un 26 % cuando se usó el cristal DAST revestido, es razonable un aumento del 28 % en la potencia de THz obtenida de este experimento. Además, investigamos la eficiencia de conversión de potencia óptica a terahercios (calculada como: eficiencia = potencia promedio de terahercios / potencia promedio del láser × 100%) cuando los cristales se bombearon con la máxima potencia de entrada del láser. Obtuvimos que el cristal recubierto AR tiene una eficiencia de conversión de 0.0026% mientras que el cristal sin recubrimiento tiene una eficiencia de 0.0020%. Esto también muestra la importancia de un recubrimiento de película delgada en un cristal óptico no lineal para la generación eficiente de ondas de terahercios. En general, es evidente que la eficiencia de emisión del cristal DAST se puede mejorar utilizando el revestimiento AR. La potencia de THz emitida por el cristal DAST sin revestimiento AR es consistente con nuestro resultado informado anteriormente42. Comparando estos resultados, se esperan más de 20 μW del cristal recubierto de AR cuando se bombea con un láser de femtosegundo con una potencia de aproximadamente 280 mW.

Potencia media de la onda de terahercios emitida por cristales DAST recubiertos y sin recubrir con película antirreflectante.

A continuación, desarrollamos un espectrómetro de dominio de tiempo de terahercios estándar para comparar el campo eléctrico de dominio de tiempo y el espectro de intensidad obtenidos por ambos cristales. Las ondas de terahercios emitidas por el cristal DAST con y sin recubrimiento de AR se detectan coherentemente mediante una antena fotoconductora (los detalles de la configuración de la medición se proporcionan en la sección "Métodos"). El campo eléctrico en el dominio del tiempo del pulso de THz se registra cambiando el tiempo relativo entre la bomba y el pulso de la sonda usando una etapa de retardo mecánico. La figura 7a muestra los pulsos de THz en el dominio del tiempo emitidos por ambos cristales. Aquí, la amplitud de pico a pico del pulso de THz emitido por el cristal recubierto y sin recubrir es de 25,0 y 18,7 respectivamente, lo que indica que la amplitud del pulso de THz se ve reforzada por el factor de 1,3. También obtuvimos los espectros de intensidad de estos pulsos eléctricos de THz utilizando la transformación rápida de Fourier como se muestra en la Fig. 7b. El rango de frecuencia se extiende desde 0,2 THz hasta aproximadamente 8 THz y es evidente que la intensidad de THz aumenta en todo el rango de frecuencia, lo que indica que la mejora de la eficiencia de emisión de ondas de terahercios es independiente de la frecuencia. Aquí vale la pena señalar que las caídas alrededor de 1,1 THz y 5,2 THz en los espectros de intensidad se deben a los fonones ópticos transversales en el cristal DAST que se originan a partir de los enlaces iónicos28,43.

( a ) pulso de dominio de tiempo THz emitido por cristales DAST recubiertos y no recubiertos con AR y ( b ) sus respectivos espectros de intensidad. El área sombreada muestra la diferencia en la intensidad de terahercios emitida por los dos cristales.

El recubrimiento AR es un método bien establecido para evitar la reflexión de la superficie, pero su potencial nunca se ha explotado para mejorar la eficiencia del cristal óptico no lineal para la emisión de ondas THz. En este estudio, presentamos un método para mejorar la eficiencia de la generación de ondas de terahercios mediante el uso de una capa antirreflectante en el cristal DAST. Demostramos numérica y experimentalmente que la transmitancia del láser a través del cristal recubierto con AR es aproximadamente 1,26 veces mayor que con el cristal sin recubrir, lo que indica que el reflejo de Fresnel se reduce significativamente con el recubrimiento antirreflectante. En el siguiente paso, medimos la onda de terahercios generada usando los cristales con y sin recubrimiento AR y confirmamos que la potencia promedio emitida por el cristal recubierto con AR es aproximadamente un 28% más alta que la onda THz emitida usando el cristal sin recubrimiento AR cuando la misma cantidad de potencia láser se utiliza para excitar los cristales DAST. Aquí, demostramos que el cristal DAST recubierto con película Cytop se puede usar para la generación eficiente de ondas THz, pero dichos cristales DAST recubiertos con AR también se pueden usar en otras aplicaciones ópticas, como moduladores ópticos de alta velocidad y detectores de campo eléctrico para mejorar la eficiencia. del sistema.

Se usó el método de recubrimiento por inmersión para recubrir el cristal DAST, donde el paso más importante es preparar una solución de citope de la concentración deseada. En nuestro estudio, se utilizó una solución de citope al 5 % para obtener un espesor de recubrimiento antirreflectante de 288 nm. Para preparar la solución de citop al 5%, primero se midió con una micropipeta 1,029 mL de CTL-109AE (AGC Chemical Inc.), que luego se mezcló con 2,5 mL del solvente CT-SOLV100E (AGC Chemical Inc.). Esta solución se colocó en un recubridor por inmersión. El sistema fue diseñado de tal manera que la muestra puede subirse o bajarse a la velocidad deseada. La solución de Cytop se colocó de modo que todo el cristal DAST se sumergiera en la solución de Cytop. Aquí, se adjuntó una hoja de elastómero al plano bc del cristal DAST y se sumergió en la solución. Las tasas de pull-down y pull-up del cristal DAST son 3,5 mm/s y 1,0 mm/s, respectivamente. Después de la inmersión, los cristales de DAST se dejaron secar de forma natural durante 5 minutos y se retiraron del recubridor por inmersión. Finalmente, los cristales se secaron en un horno a 100 °C durante una hora.

Desarrollamos un espectrómetro de dominio de tiempo de terahercios estándar para registrar el perfil de dominio de tiempo de las ondas THz emitidas por el cristal DAST recubierto y sin recubrir. El rayo láser generado por el láser de fibra (KPhotonics LLC. λ = 1560 nm, ancho de pulso < 60 fs, tasa de repetición de pulso = 50 MHz y potencia promedio = 80 mW) se dividió en 3:1 usando un acoplador de fibra que mantiene la polarización. El haz fuerte se usa para bombear un cristal DAST donde la polarización del láser se alineó con el eje a del cristal DAST usando una placa de media onda. Luego, este láser se enfoca en el cristal DAST utilizando una lente con una distancia focal de 50,8 mm. La onda de THz emitida se colima luego usando un espejo parabólico fuera del eje y se enfoca hacia la antena fotoconductora usando otro espejo parabólico fuera del eje. La segunda mitad del rayo láser viaja a través de la línea de retardo óptico y se acopla a la antena fotoconductora (Menlo Systems GmbH, TERA 15-RX-FC). El rayo láser transmitido a través del cristal DAST se bloquea con una película de polipropileno negro (BPP) que tiene una transmitancia del 0 % en la longitud de onda del láser, mientras que su transmitancia a 2 THz es de alrededor del 70 %. El pulso en el dominio del tiempo se registra cambiando el tiempo relativo entre la bomba y el pulso de la sonda usando una etapa de retardo mecánico.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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Descargar referencias

Los autores desean agradecer a S. Takagi por su apoyo en el experimento durante la etapa inicial de este proyecto. También nos gustaría agradecer al profesor emérito de la Universidad de Shizuoka N. Hiromoto por sus comentarios constructivos. Este trabajo está parcialmente respaldado por una subvención de ayuda para la investigación científica (Números de subvención 21K04174, 17H03535).

Este artículo fue financiado por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (17H03535, 21K04174).

Estos autores contribuyeron por igual: Hirohisa Uchida y Tetsuya Kawauchi.

ARKRAY Inc., Kamigyo-ku, Kioto, 602-0008, Japón

Hirohisa Uchida y Chisa Koyama

Departamento de Electrónica, Universidad de Nagoya, Nagoya, Aichi, 464-8603, Japón

Hirohisa Uchida

Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Shizuoka, 3-5-1 Johoku, Hamamatsu, Shizuoka, 432-8561, Japón

Tetsuya Kawauchi, Gemma Otake y Saroj R. Tripathi

Instituto de Ciencias Moleculares (IMS), 38 Nishigonaka, Myodaiji, Okazaki, 444-8585, Japón

Kei Takeya

Escuela de posgrado en ciencia y tecnología, Universidad de Shizuoka, 3-5-1 Johoku, Hamamatsu, Shizuoka, 432-8561, Japón

Saroj R. Tripathi

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HU y CK hicieron crecer los cristales DAST y los recubrieron con una película antirreflectante. TK, GOKT y SRT caracterizaron los cristales DAST y realizaron el experimento sobre la medición de ondas THz. SRT coordinó el proyecto y escribió el manuscrito junto con HU Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Hirohisa Uchida o Saroj R. Tripathi.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Uchida, H., Kawauchi, T., Otake, G. et al. Cristal no lineal orgánico recubierto de película delgada óptica para una generación eficiente de ondas de terahercios. Informe científico 12, 15082 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17893-7

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Recibido: 23 de marzo de 2022

Aceptado: 02 agosto 2022

Publicado: 05 septiembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-17893-7

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