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Ultrafast imaging of terahertz electric waveforms using quantum dots

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00006032
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6032-1

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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 and Applications. Bd. 11 (1 Januar 2022) . - No. 5.
ISSN 2047-7538
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1038/s41377-021-00693-5

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Version: Veröffentlichte Version
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Projekttitel:
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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
Keywords: Nanophotonics and plasmonics; Quantum dots
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
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
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-6032-1
Eingestellt am: 14 Mrz 2022 06:02
Letzte Änderung: 14 Mrz 2022 06:11
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/6032

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