【国际论文】β-氧化镓中各向异性带隙以下谐波的产生

        由葡萄牙里斯本大学的研究团队在学术期刊 Optics Express 发布了一篇名为Anisotropic below bandgap harmonic generation in β-gallium oxide（β-氧化镓中各向异性带隙以下谐波的产生）的文章。

摘要

        宽带隙半导体和介质中的谐波产生作为一种紧凑的固态光源以及一种绘制材料自身能带结构的方法，引起了人们的广泛关注。较长的驱动波长可以支持更长的电子轨迹并抑制带间跃迁，从而产生对晶体取向和能带形状敏感的光谱。本文将长波长激光与一种在光子学和电力电子学中具有应用前景的宽带隙材料——β-氧化镓（β-Ga₂O₃）中的谐波产生相结合。研究团队在空气中产生了高达九次谐波（H9 = 3.7 eV），使用的驱动激光是中红外（MIR）激光，波长约为 3.0 μm，频率为 100 kHz，脉冲宽度为 40 fs，作用对象是取向为 (100) 和 (010) 的 β-Ga₂O₃ 单晶。观察到了奇次和偶次谐波、光谱干涉以及奇次和偶次谐波对入射激光偏振的强烈各向异性响应。研究结果根据 β-Ga₂O₃ 的电子结构和宏观光学性质进行了解释。

图 1. (a) 在驱动波长≈3.0 um 的情况下，在(100) 和 (010)取向单晶体 β-Ga₂O₃ 中产生谐波的实验装置示意图。(b) CCD 相机记录的楔形后的中红外脉冲空间分布图。(c) 中红外激光的光谱，光谱范围从 2.6 um 到 3.3 um，傅立叶变换限制为 35 fs。此处，IR：红外线，W：楔形 M：反射镜，C：晶体，L1 和 L2：透镜。

图 2. (100) 和 (010) 取向单晶体 β-Ga₂O₃ 中带隙以下谐波的光谱测量，驱动波长≈ 3.0 um，峰值强度估计 ≈ 1 × 10¹³ W cm^-2。(a) (100) β-Ga₂O₃ 晶体，H3 的采集时间为 20 ms，H4 和 H5 为 40 ms，H6 和 H7 为 100 ms，而 H8 和 H9 为 200 ms (b) (010) β-Ga₂O₃ 晶体，H3、H4、H6 和 H7 的采集时间为 100 ms，而 H5 为 30 ms，H8 和 H9 为 200 ms。

DOI：

doi.org/10.1364/OE.525696