Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2020, выпуск 7 » Статья стр. 1012
<<<>>>
Излучательная эффективность терагерцовых антенн с традиционной топологией и металлической метаповерхностью: сравнительный анализ
DOI: 10.21883/OS.2020.07.49575.19-20
Переводная версия: 10.1134/S0030400X20070103
Российский научный фонд, 19-79-10240
Министерство образования и науки Российской Федераци, Грант Президента, МК-5450.2018.2
Лаврухин Д.В.1,2, Ячменев А.Э.1, Глинский И.А.1, Зенченко Н.В.1,2, Хабибуллин Р.А.1, Гончаров Ю.Г.3, Спектор И.Е.3, Зайцев К.И.2,3, Пономарев Д.С.1
1Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН, Москва, Россия
2Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
3Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
Email: denis_lavruhin@mail.ru, ponomarev_dmitr@mail.ru
Выставление онлайн: 24 апреля 2020 г.
PDF версия
Экспериментально исследованы характеристики фотопроводящих антенн (ФПА) - источников излучения с традиционной топологией и с металлической метаповерхностью в виде плазмонных решеток, изготовленных на основе сверхрешеточных гетероструктур InGaAs/InAlAs. Измерены фототоки и спектры генерации образцов ФПА, определены энергетические характеристики терагерцового (THz) излучения и эффективность оптико-THz преобразования энергии лазерного излучения в электромагнитные колебания THz диапазона при различном напряжении смещения и средней мощности лазерного возбуждения. Для ФПА с метаповерхностью экспериментально продемонстрированы интегральная мощность THz излучения 10 μW и эффективность преобразования до 0.2%, недостижимые для антенн с традиционной топологией из-за их теплового пробоя. Таким образом, можно утверждать, что ФПА с метаповерхностью являются эффективными источниками THz излучения и могут стать элементной базой для построения систем THz спектроскопии, связанных с решением задач медицинской диагностики. Ключевые слова: терагерцовая импульсная спектроскопия, элементная база терагерцовой оптотехники, фотопроводящая антенна, плазмонная решетка, метаповерхность, плазмонная локализация оптического поля, полупроводники, неинвазивная медицина.
  1. Zaytsev K.I., Dolganova I.N., Chernomyrdin N.V, Katyba G.M., Gavdush A.A., Cherkasova O.P., Komandin G., Shchedrina M.A., Khodan A.N., Ponomarev D.S., Reshetov I.V., Karasik V., Skorobogatiy M., Kurlov V.N., Tuchin V.V. // J. Optics. 2019. V. 22. N 1. P. 013001
  2. Sun Q., He Y., Liu K., Fan S., Parrott E.P.J, Pickwell-MacPherson E. // Quantitative Imagingin Medicine and Surgery. 2017. V. 7. P. 345
  3. Yang X., Zhao X., Yang K., Liu Y., Liu Y., Fu W., Luo Y. // Trends in Biotechnology. 2016. V. 34. N 10. P. 810
  4. Smolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., Zaytsev K.I., Ozheredov I.A., Cherkasova O.P., Nazarov M.M., Guilleti J.P., Kozlova S.A., Kistenev Yu.V., Coutaz J.-L., Mounaix P., Vaks V.L., Son J.-H., Cheon H., Wallac V.P., Feldman Yu., Popov N.I., Tuchin V.V. // Progress in Quantum Electronics. 2018. V. 62. P. 1
  5. Woodward R.M., Wallace V.P., Pye R.J., Cole B.E., Arnone D.D., Linfield E.H., Pepper M. // J. Investigative Dermatology. 2003. V. 120. N 1. P. 72
  6. Wallace V.P., Fitzgerald A.J., Shankar S., Flanagan N., Pye R., Cluff J., Arnone D.D. // British J. Dermatology. 2004. V. 151. N 2. P. 424
  7. Joseph C.S., Patel R., Neel V.A., Giles R.H., Yaroslavsky A.N. // J. Biophotonics. 2014. V. 7. N 5. P. 295
  8. Zaytsev K.I., Kudrin K.G., Karasik V.E., Reshetov I.V., Yurchenko S.O. // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 106. N 5. P. 053702
  9. Sim Y., Park J.Y., Ahn K.M., Park C., Son J.H. // Biomedical Optics Express. 2013. V. 4. N 8. P. 1413
  10. Reid C.B., Fitzgerald A., Reese G., Goldin R., Tekkis P., O'Kelly P.S., Pickwell-MacPherson E., Gibson A.P., Wallace V.P. // Physics in Medicine \& Biology. 2011. V. 56. N 14. P. 4333
  11. Doradla P., Alavi K., Joseph C.S., Giles R.H. // J. Biomedical Optics. 2013. V. 18. N 9. P. 090504
  12. Hou D., Li X., Cai J., Ma Y., Kang X., Huang P., Zhang G. // Physics Medicine \& Biology. 2014. V. 59. N 18. P. 5423
  13. Fitzgerald A.J., Wallace V.P., Jimenez-Linan M., Bobrow L., Pye R.J., Purushotham A.D., Arnone D.D. // Radiology. 2006. V. 239. N 2. P. 533
  14. Ashworth P.C., Pickwell-MacPherson E., Provenzano E., Pinder S.E., Purushotham A.D., Pepper M., Wallace V.P. // Optics Express. 2009. V. 17. N 15. P. 12444
  15. Truong B.C.Q., Tuan H.D., Fitzgerald A.J., Wallace V.P., Nguyen H.T. // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2015. V. 62. N 2. P. 699
  16. Oh S., Kim S.H., Ji Y.B., Jeong K., Park Y., Yang J., Park D.W., Noh S.K., Kang S.G., Huh Y.M., Son J.H., Suh J.S. // Biomedical Optics Express. 2014. V. 5. N 8. P. 2837
  17. Ji Y., Oh S.J., Kang S.G., Heo J., Kim S.H., Choi Y., Song S., Son H.Y., Kim S.H., Lee J.H., Haam S.J., Huh Y.M., Chang J.H., Joo C., Suh J.S. // Scientific Reports. 2016. V. 6. P. 36040
  18. Yamaguchi S., Fukushi Y., Kubota O., Itsuji T., Ouchi T., Yamamoto S. // Scientific Reports. 2016. V. 6. P. 30124
  19. Gavdush A.A., Chernomyrdin N.V., Malakhov K.M., Beshplav S.-I.T., Dolganova I.N., Kosyrkova A.V., Nikitin P.V., Musina G.R., Katyba G.M., Reshetov I.V., Cherkasova O.P., Komandin G.A., Karasik V.E., Potapov A.A., Tuchin V.V., Zaytsev K.I. // J. Biomedical Optics. 2019. V. 24. N 2. P. 027001. doi 1.JBO.24.2.027001
  20. Lee Y.S. Principles of Terahertz Science and Technology. Springer, 2009
  21. Yahyapour M., Jahn A., Dutzi K., Puppe T., Leisching P., Schmauss B., Vieweg N., Deninger A. // Appl. Sci. 2019. V. 9. P. 1283. doi 10.3390/app9071283
  22. Huber R., Brodschelm A., Tauser F., Leitenstorfer A. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. N 22. P. 3191
  23. Chimot N., Mangeney J., Mounaix P., Tondusson M., Blary K., Lampin J.F. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 083519
  24. Suzuki M., Tonouchi M. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. P. 163504. doi 10.1063/1.1901817
  25. Globisch B., Dietz R.J.B., Kohlhaas R.B., Gobel T., Schell M., Alcer D., Semtsiv M., Masselink W.T. // J. Applied Physics. 2017. V. 121. P. 053102. doi 10.1063/1.4975039
  26. Dietz R.J., Globisch B., Roehle H., Stanze D., Gobel T., Schell M. // Opt. Express. 2014. V. 22 P. 19411
  27. Ospald F., Maryenko D., Klitzing K., Driscoll D.C., Hanson M.P., Lu H., Gossard A.C., Smet J.H. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 131117
  28. Roehle H., Dietz R.J.B., Hensel H.J., Bottcher J., Kunzel H., Stanze D., Schell M., Sartorius B. // Opt. Express. 2010. V. 18. P. 2296
  29. Ponomarev D.S., Gorodetsky A., Yachmenev A.E., Pushkarev S.S., Khabibullin R.A., Grekhov M.M., Zaytsev K.I., Khusyainov D.I., Buryakov A.M., Mishina E.D. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. N 15. P. 151605
  30. Glinskiy I.A., Khabibullin R.A., Ponomarev D.S. // Russian Microelectronics. 2017. V. 46. P. 408. doi 10.1134/S1063739717060051
  31. Khiabani N., Huang Y., Shen Y., Boyes S. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013. V. 61. N 4. P. 1538
  32. Yachmenev A.E., Lavrukhin D.V., Glinskiy I.A., Zenchenko N.V., Goncharov Y.G., Spektor I.E., Khabibullin R.A., Otsuji T., Ponomarev D.S. // Opt. Eng. 2019. V. 59. N 6. P. 061608. doi 10.1117/1.OE.59.6.061608
  33. Lavrukhin D.V., Yachmenev A.E., Glinskiy I.A., Khabibullin R.A., Goncharov Y.G., Ryzhii M., Otsuji T., Spector I.E., Shur M., Skorobogatiy M., Zaytsev K.I., Ponomarev D.S. // AIP Advances. 2019. V. 9. P. 015112. doi 10.1063/1.5081119
  34. Catrysse P.B., Veronis G., Shin H., Shen J.-T., Fan S. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. N P. 031101
  35. Park S.G., Choi Y., Oh Y.-J., Jeong K.-H. // Optics Express. 2012. V. 20. N 23. P. 25530
  36. Hsieh B.Y., Jarrahi M. // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 084326
  37. Dietz R., Brahm A., Velauthapillai A., Wilms A., Lammers C., Globisch B., Koch M., Notni G., Schell M. // J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves. 2015. V. 36. N 1. P. 60
  38. Dietz R.J.B., Wilk R., Globisch B. // J. Infrared Milli. Terahz Waves. 2013. V. 34. P. 231
  39. Hatem O., Freeman J.R., Cunningham J.E. // J. Infrared Milli. Terahz Waves. 2016. V. 37. P. 415
  40. Ponomarev D.S., Khabibullin R.A., Klochkov A.N., Yachmenev A.E., Bugaev A.S., Khusyainov D.I., Buriakov A.M., Bilyk V.P., Mishina E.D. // Semiconductors. 2018. V. 52. N 7. P. 864
  41. Ponomarev D.S., Khabibullin R.A., Yachmenev A.E., Pavlov A.Yu., Slapovskiy D.N., Glinskiy I.A., Lavrukhin D.V., Ruban O.A., Maltsev P.P. // Semiconductors. 2017. V. 51. N 9. P. 1218
  42. Lavrukhin D.V., Katyba G.M., Yachmenev A.E., Galiev R.R., Glinskiy I.A., Khabibullin R.A., Goncharov Y.G., Spektor I.E., Khusyainov D.I., Buryakov A.M., Mishina E.D., Chernomyrdin N.V., Zaytsev K.I., Ponomarev D.S. // Proceedings of SPIE. 2018. V. 10680. P. 106801M
  43. Лаврухин Д.В., Галиев Р.Р., Павлов А.Ю., Ячменев А.Э., Майтама М.В., Глинский И.А., Хабибуллин Р.А., Гончаров Ю.Г., Зайцев К.И., Пономарев Д.С. // Опт. и спектр. 2019. Т. 126. В. 5. С. 663
  44. Lavrukhin D.V., Yachmenev A.E., Pavlov A.Yu., Khabibullin R.A., Goncharov Yu.G., Spektor I.E., Komandin G.A., Yurchenko S.O., Chernomyrdin N.V., Zaytsev K.I., Ponomarev D.S. // Semicond. Sci. Technol. 2019. V. 34. P. 034005
  45. Mishina E.D., Grishunin K.A. // Russian Technological J. 2017. V. 5. N 3. P. 41
  46. Brown E.R., McIntosh K.A., Nichols K.B., Dennis C.L. // Appl. Phys. Lett. 1995. V. 66. P. 285. doi 10.1063/1.113519
  47. Suen J.Y., Li W., Taylor Z.D., Brown E.R. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96. P. 141103. doi 10.1063/1.337440
  48. Balanis C.A. Antenna Theory: Analysis and Design. 3rd edn. Wiley-Blackwell, 2005. 1073 p
  49. Hava S., Auslender M. // J. Appl. Phys.1993. V. 73. N 11. P. 7431.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme