Terahertz Signal Generation in 1-D Photonic Crystals

Abstract

Theoretical and numerical results a represented to assure that a tunable, narrow-band, coherent THz radiation source can be based on parametric down-conversion in a photonic crystal. Our proposal is based on down-conversion mixing and a local-field enhancement mechanism that is available by tuning each of the two driving laser fields either to band-edge or to ad efect mode in the band gap. The frequency of the down-converted signal can be tuned by intersecting two non co-linear laser sources. The polarizations are degenerate at normal incidence and have sub-THz down-conversion maximum. For as pecific sample geometry we show that by changing the angle of incidence of one tunable laser to 30 degrees the THz frequency is about 11.5 THz for p-polarization and 3.5THz for s-polarization, since the angle-dependent transmission spectrum is different for p- and s- polarizations. The peak conversion efficiency for both polarizations is enhanced by over two orders of magnitude. Finally we also introduce some preliminary experimental results which agree with the numerical results we present here.

En este trabajo presentamos resultados teóricos y numéricos que aseguran poder obtener una fuente de radiación coherente, sintonizable y deanda angosta en la región terahertz del espectro electromagnético. Nuestra propuesta se basa en el efecto de conversión paramétrica no lineal y en el mecanismo de amplificación del campo. Estos efectos se obtienen simultáneamente al sintonizar dos fuentes láser en la orilla de la banda prohibida o en el modo de un defecto localizado del cristal fotónico. La frecuencia de la señal obtenida puede ser sintonizada al mezclar las dos fuentes láser con diferente ángulo de incidencia. Las polarizaciones son degeneradas a un ángulo de incidencia normal y la conversión paramétrica genera señales sub-terahertz. Para una muestra específica, mostramos que cambiando el ángulo de incidencia de un láser sintonizable a 30 grados, la frecuencia de la señal obtenida en el cristal es de 11.5 THz para la polarización p y de 3.5 THz para la polarización s. Esto es debido a que el espectro de transmisión es dependiente del ángulo y por lo tanto, existen diferencias para la polarización p y para la s. La eficiencia de conversión pico para ambas polarizaciones es amplificada por más de dos órdenes de magnitud. Finalmente, también se muestran algunos resultados experimentales preliminares que concuerdan con los resultados numéricos que presentamos en este artículo