Terahertz source-on-a-chip with decade-long stability using layered superconductor elliptical microcavities
Mingqi Zhang, Shungo Nakagawa, Yuki Enomoto, Yoshihiko Kuzumi, Ryuta Kikuchi, Yuki Yamauchi, Toshiaki Hattori, Richard A. Klemm, Kazuo Kadowaki, Takanari Kashiwagi, and Kaveh Delfanazari
相干、连续波和可电调芯片级太赫兹(THz)源对于传感、成像、光谱学、通信、空间和量子技术领域的新兴应用至关重要。 在这里,我们展示了一种基于分层高温超导体的强大的片上THz发射器,采用椭圆微腔设计,能够在超过11年的前所未有的运行寿命内持续相干发射。 这种紧凑的太赫兹源工作高达60K,Tc=90K,提供0.7-0.8 THz范围内的稳定辐射,片上电可调性从100 GHz到1太赫兹。 一致性产生于固有约瑟夫森结阵列的相锁振荡,与腔内的横向电磁模式共振耦合,类似于激光腔,产生集体宏观振荡。 在室温下,在0.5米自由空间的露天链路上,可以检测到太赫兹发射。 我们分析空腔模式结构,并在低温条件下提取高达503个光子fs-1的THz光子生成率和50-260个光子ps-1过空。 这些结果建立了超导体的长期相干THz发射,并为可扩展,可调,固态相干的芯片激光器平台绘制了一条可行的路径,特别是对于未来的经典和量子系统。
Coherent, continuous-wave, and electrically tunable chip-scale terahertz (THz) sources are critical for emerging applications in sensing, imaging, spectroscopy, communication, space and quantum technologies. Here, we demonstrate a robust source-on-a-chip THz emitter based on a layered high-temperature superconductor, engineered with an elliptical microcavity and capable of sustained coherent emission over an unprecedented operational lifetime exceeding 11 years. This compact THz source operates ...
