近日，上海理工大学庄松林院士团队在太赫兹非线性光学研究领域取得新进展。研究团队通过巧妙设计实验体系，系统研究了碲化锌（ZnTe）电光晶体在太赫兹频率下的非线性电光响应，揭示了Pockels效应与Kerr效应在太赫兹频段的协同作用。该研究成果以“Terahertz Pump-Terahertz Probe Spectroscopy Revealing Pockels and Kerr Effects in ZnTe”为题，发表在《Chinese Physics Letters》（中科院一区，IF=4.7）。上海理工大学博士生蓝志强为论文第一作者。
太赫兹非线性光学是研究强场太赫兹与物质相互作用的重要方向。ZnTe作为常用的电光晶体，广泛应用于太赫兹产生与探测。然而，在实际实验中，太赫兹发射端与电光探测端的贡献容易相互耦合，给准确识别电光晶体本身的非线性响应带来挑战。针对这一问题，研究团队设计了太赫兹发射源与电光探测过程的解耦实验。通过改变施加于Fe₄GeTe₂太赫兹发射源的磁场方向，发现信号调制并未随发射源磁化方向发生相应反转，由此排除了发射端变化对信号增强的主要影响，明确了调制效应主要来源于ZnTe电光探测晶体。
基于太赫兹电场调控ZnTe非线性电光响应的实验示意图
在此基础上，研究团队进一步对太赫兹电场强度、极性及时间延迟进行系统调控，发现ZnTe的电光响应呈现明显的极性依赖特征：正向太赫兹电场能够增强探测信号，而负向电场则产生抑制作用。随着太赫兹电场增强，信号调制幅度进一步增大，表明太赫兹电场能够直接调控ZnTe的电光探测灵敏度。
为进一步揭示非线性响应机制，研究团队建立了包含二阶和三阶非线性贡献的Pockels–Kerr模型，并对实验结果进行定量拟合。结果表明，Pockels效应主导了ZnTe对太赫兹电场的极性依赖响应，Kerr效应则作为高阶非线性贡献对其进行修正，二者共同构成ZnTe太赫兹频段的非线性电光响应。该研究实验揭示了ZnTe在太赫兹频段的Pockels–Kerr协同非线性机制，拓展了对电光晶体非线性电光行为的认识。研究进一步表明，ZnTe并非仅是传统的被动太赫兹探测材料，而可借助自身非线性电光效应主动响应并调控太赫兹场，为太赫兹非线性光学和新型电光调控器件研究提供了新的实验依据。
Terahertz Pump-Terahertz Probe Spectroscopy Revealing Pockels and Kerr Effects in ZnTe
Zhiqiang Lan, Zuanming Jin, Jingyi Peng, Tianxiao Nie, Alexei V. Balakin, Alexander P. Shkurinov, Yan Peng, Yiming Zhu, Songlin Zhuang
Chin. Phys. Lett. 43 090402 (2026)
https://cpl.iphy.ac.cn/article/doi/10.1088/0256-307X/43/9/090402
