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Ultrafast imaging of terahertz electric waveforms using quantum dots

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Heindl, Moritz ; Kirkwood, Nicholas ; Lauster, Tobias ; Lang, Julia ; Retsch, Markus ; Mulvaney, Paul ; Herink, Georg:
Ultrafast imaging of terahertz electric waveforms using quantum dots.
In: Light: Science & Applications. Bd. 11 (2022) . - 5.
ISSN 2047-7538
DOI: https://doi.org/10.1038/s41377-021-00693-5

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Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

Microscopic electric fields govern the majority of elementary excitations in condensed matter and drive electronics at
frequencies approaching the Terahertz (THz) regime. However, only few imaging schemes are able to resolve subwavelength
fields in the THz range, such as scanning-probe techniques, electro-optic sampling, and ultrafast electron
microscopy. Still, intrinsic constraints on sample geometry, acquisition speed and field strength limit their applicability.
Here, we harness the quantum-confined Stark-effect to encode ultrafast electric near-fields into colloidal quantum dot
luminescence. Our approach, termed Quantum-probe Field Microscopy (QFIM), combines far-field imaging of visible
photons with phase-resolved sampling of electric waveforms. By capturing ultrafast movies, we spatio-temporally
resolve a Terahertz resonance inside a bowtie antenna and unveil the propagation of a Terahertz waveguide excitation
deeply in the sub-wavelength regime. The demonstrated QFIM approach is compatible with strong-field excitation
and sub-micrometer resolution—introducing a direct route towards ultrafast field imaging of complex nanodevices inoperando.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: Nanophotonics and plasmonics; Quantum dots
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik > Professur Experimentalphysik VIII - Ultraschnelle Dynamik - Univ.-Prof. Dr. Georg Herink
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 14 Jan 2022 08:24
Letzte Änderung: 22 Nov 2023 08:46
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/68357