Deinert, Jan-Christoph und Alcaraz, David und Perez, Raul und Xiaoju, Jia und Hafez, Hassan A. und Ilyakov, Igor und Awari, Nilesh und Chen, Min und Bawatna, Mohammad und Ponymarov, Alexey und Germanskiy, S. und Bonn, Mischa und Koppen, Frank und Turchinovich, Dmitry und Gensch, Michael und Kovalev, Sergey und Tielrooij, Klaas-Jan (2020) Grating-Graphene Metamaterial as a Platform for Terahertz Nonlinear Photonics. ACS Nano, 15, Seiten 1145-1154. American Chemical Society (ACS). doi: 10.1021/acsnano.0c08106. ISSN 1936-0851.
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Offizielle URL: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.0c08106
Kurzfassung
We are using a metamaterial platform that combines graphene with a photonic grating structure providing field enhancement. We measure terahertz third-harmonic generation in this metamaterial and obtain an effective third-order nonlinear susceptibility with a magnitude as large as 3 × 10−8 m2/V2, or 21 esu, for a fundamental frequency of 0.7 THz. This nonlinearity is 50 times larger than what we obtain for graphene without grating. Such an enhancement corresponds to a third-harmonic signal with an intensity that is 3 orders of magnitude larger due to the grating. Moreover, we demonstrate a field conversion efficiency for the third harmonic of up to ∼1% using a moderate field strength of ∼30 kV/cm. Finally, we show that harmonics beyond the third are enhanced even more strongly, allowing us to observe signatures of up to the ninth harmonic. Grating-graphene metamaterials thus constitute an outstanding platform for commercially viable, CMOS-compatible, room-temperature, chipintegrated, THz nonlinear conversion applications.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/148034/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Grating-Graphene Metamaterial as a Platform for Terahertz Nonlinear Photonics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 12 Dezember 2020 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | ACS Nano | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1021/acsnano.0c08106 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 1145-1154 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | American Chemical Society (ACS) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1936-0851 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Quantenmaterialien, Metamaterialien, Quantentechnologie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Robotik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R RO - Robotik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - OptoRob [RO] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Berlin-Adlershof | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Gensch, Michael | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 10 Jan 2022 07:16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 04 Dez 2023 12:23 |
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