Applied Physics A

, Volume 78, Issue 4, pp 435–440 | Cite as

Nonlinear terahertz spectroscopy of semiconductor nanostructures

Article

Abstract

Nonlinear frequency conversion and electro-optic sampling allow for the generation and phase-resolved characterization of few-cycle pulses in the frequency range up to 50 THz. Electric field transients with amplitudes of up to several MV/cm are applied to study coherent nonlinear excitations of low-dimensional semiconductors. We report the first observation of Rabi oscillations on intersubband transitions of electrons in GaAs/AlGaAs quantum wells. Frequency and phase of such oscillations are controlled in the 0.3- to 2.5-THz range via the strength and shape of the mid-infrared driving pulse.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    T. Elsaesser, M. Woerner: Phys. Rep. 321, 254 (1999) Google Scholar
  2. 2.
    G.C. Cho, W. Kütt, H. Kurz: Phys. Rev. Lett. 65, 764 (1990) CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    G.C. Cho, H.J. Bakker, T. Dekorsy, H. Kurz: Phys. Rev. B 53, 6904 (1996) CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    T. Pfeifer, W. Kütt, H. Kurz, R. Scholz: Phys. Rev. Lett. 69, 3248 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    R. Scholz, T. Pfeifer, H. Kurz: Phys. Rev. B 47, 16229 (1993) CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    W. Albrecht, T. Kruse, H. Kurz: Phys. Rev. Lett. 69, 1451 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    T. Dekorsy, H. Auer, C. Waschke, H.J. Bakker, H.G. Roskos, H. Kurz, V. Wagner, P. Grosse: Phys. Rev. Lett. 74, 738 (1995) CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    T. Dekorsy, H. Auer, H.J. Bakker, H.G. Roskos, H. Kurz: Phys. Rev. B 53, 4005 (1996) CrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    F. Bloch: Z. Phys. 52, 555 (1928) Google Scholar
  10. 10.
    J. Bleuse, G. Bastard, P. Voisin: Phys. Rev. Lett. 60, 2426 (1988) CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    E.E. Mendez, F. Agullo-Rueda, J.M. Hong: Phys. Rev. Lett. 60, 2426 (1988) CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    J. Feldmann, K. Leo, J. Shah, D.A.B. Miller, J.E. Cunningham, T. Meier, G. von Plessen, A. Schulze, P. Thomas, S. Schmitt-Rink: Phys. Rev. B 46, 7252 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    K. Leo, P. Haring Bolivar, F. Brüggemann, R. Schwedler, K. Köhler: Solid State Commun. 84, 943 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    C. Waschke, H.G. Roskos, R. Schwedler, K. Leo, H. Kurz, K. Köhler: Phys. Rev. Lett. 70, 3319 (1993) CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    R. Martini, G. Klose, H.G. Roskos, H. Kurz, H.T. Grahn, R. Hey: Phys. Rev. B 54, 14325 (1996) CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    P. Leisching, T. Dekorsy, H.J. Bakker, H. Kurz, K. Köhler: Phys. Rev. B 51, 18015 (1995) CrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    T. Dekorsy, A. Bartels, H. Kurz, K. Köhler, R. Hey, K. Ploog: Phys. Rev. Lett. 85, 1080 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    For a review, see: D.H. Auston, in: Ultrashort Laser Pulses, W. Kaiser (Ed.), Topics in Appl. Phys., Vol. 60, Springer, Heidelberg 1993 Google Scholar
  19. 19.
    S.L. Chuang, S. Schmitt-Rink, B.I. Greene, P.N. Saeta, A.F.J. Levi: Phys. Rev. Lett. 68, 102 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    P.C.M. Planken, M.C. Nuss, W.H. Knox, D.A.B. Miller, K.W. Goosen: Appl. Phys. Lett. 61, 2009 (1992) CrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    A. Bonvalet, M. Joffre, J.L. Martin, A. Migus: Appl. Phys. Lett. 67, 2907 (1995) CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    R.A. Kaindl, D.C. Smith, M. Joschko, M.P. Hasselbeck, M. Woerner, T. Elsaesser: Opt. Lett. 23, 861 (1998) Google Scholar
  23. 23.
    R.A. Kaindl, F. Eickemeyer, M. Woerner, T. Elsaesser: Appl. Phys. Lett. 75, 1060 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  24. 24.
    F. Eickemeyer, R.A. Kaindl, M. Woerner, T. Elsaesser, A.M. Weiner: Opt. Lett. 25, 1472 (2000) Google Scholar
  25. 25.
    R. Huber, A. Brodschelm, F. Tauser, A. Leitenstorfer: Appl. Phys. Lett. 76, 3191 (2000) CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    Q. Wu, X.C. Zhang: Appl. Phys. Lett. 71, 1285 (1997) CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    K. Reimann, R.P. Smith, A.M. Weiner, T. Elsaesser, M. Woerner: Opt. Lett. 28, 471 (2003) Google Scholar
  28. 28.
    I.I. Rabi: Phys. Rev. 51, 652 (1937) MATHGoogle Scholar
  29. 29.
    F. Bloch: Phys. Rev. 70, 460 (1946) CrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    H.M. Gibbs: Phys. Rev. Lett. 29, 459 (1972) CrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    G.B. Hocker, C.L. Tang: Phys. Rev. Lett. 21, 591 (1968) CrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    S.T. Cundiff, A. Knorr, J. Feldmann, S.W. Koch, E.O. Göbel, H. Nickel: Phys. Rev. Lett. 73, 1178 (1994) CrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    H. Giessen, A. Knorr, S. Haas, S.W. Koch, S. Linden, J. Kuhl, M. Hetterich, M. Grün, C. Klingshirn: Phys. Rev. Lett. 81, 4260 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    A. Schülzgen, R. Binder, M.E. Donovan, M. Lindberg, K. Wundke, H.M. Gibbs, G. Khitrova, N. Peyghambarian: Phys. Rev. Lett. 82, 2346 (1999) CrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    O.D. Mücke, T. Tritschler, M. Wegener, U. Morgner, F.X. Kärtner: Phys. Rev. Lett. 87, 057401 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    A. Zrenner, E. Beham, S. Stuffer, F. Findeis, M. Bichler, G. Abstreiter: Nature 418, 612 (2002) CrossRefGoogle Scholar
  37. 37.
    T.H. Stievater, Xiaoqin Li, D.G. Steel, D. Gammon, D.S. Katzer, D. Park, C. Piermarocchi, L.J. Sham: Phys. Rev. Lett. 87, 133603 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    J.N. Heyman, R. Kersting, K. Unterrainer: Appl. Phys. Lett. 72, 644 (1998) CrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    F. Eickemeyer, M. Woerner, A.M. Weiner, T. Elsaesser, R. Hey, K.H. Ploog: Appl. Phys. Lett. 79, 165 (2001) CrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    R.A. Kaindl, K. Reimann, M. Woerner, T. Elsaesser, R. Hey, K.H. Ploog: Phys. Rev. B 63, 161308(R) (2001) CrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    T. Stroucken, A. Knorr, P. Thomas, S.W. Koch: Phys. Rev. B 53, 2026 (1996) CrossRefGoogle Scholar
  42. 42.
    J.E. Sipe: J. Opt. Soc. Am. B 4 (1987) 481. Google Scholar
  43. 43.
    D.E. Nikonov, A. Imamoglu, L.V. Butov, H. Schmidt: Phys. Rev. Lett. 79, 4633 (1997) CrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    I. Waldmüller et al., in preparationGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 2004

Authors and Affiliations

  1. 1.Department of ElectrophysicsNational Chiao Tung UniversityHsinchuTaiwan
  2. 2.Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und KurzzeitspektroskopieBerlinGermany

Personalised recommendations