Proposal and numerical verification of an ultrasmall terahertz source using integrated photonic crystal waveguides for highly efficient differential frequency generation

太赫兹辐射 光子晶体 光学 色散(光学) 光电子学 半导体 异质结 折射率 物理 群速度 振荡(细胞信号) 波导管 化学 生物化学
作者
Yota Koyama,Hisaya Oda,Naoki Ikeda,Yoshimasa Sugimoto,Nobuhiko Ozaki
出处
期刊:Japanese Journal of Applied Physics [Institute of Physics]
卷期号:62 (SG): SG1033-SG1033
标识
DOI:10.35848/1347-4065/acc18d
摘要

Abstract We propose and numerically investigate integrated photonic crystal waveguides (PhC-WGs) formed in a semiconductor slab to realize an ultrasmall and highly efficient terahertz (THz) wave source. The structure consists of a straight PhC-WG with low-group-velocity and low-dispersion (LVLD) for efficient difference frequency generation (DFG) connected to two PhC-WGs to introduce two fundamental lights into the LVLD PhC-WG. The fundamental light propagating through each PhC-WG designed to enhance their electric fields by the slow-light effect is efficiently coupled to the LVLD PhC-WG owing to the reduced refractive index differences at the boundaries of the heterostructures. The DFG from the two fundamental lights was numerically simulated, and a temporal intensity oscillation corresponding to the difference in frequency was clearly observed. By comparing the DFG intensities of the integrated structures with an LVLD PhC-WG and a strip WG, the estimated DFG intensity from the LVLD PhC-WG was more than 100 times higher than that from the strip WG. These results indicate the effectiveness of the proposed heterostructure in the application of a highly efficient THz source with an ultrasmall footprint compared with conventional materials.

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