xiv
Contents
3 Rotatable-Polarisation Terahertz Time-Domain Spectroscopy
of Anisotropic Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1 Investigating Anisotropy at Terahertz Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.1.1 Disambiguating Spectral Features Using
Polarisation-Resolved Detection Methods . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1.2 Terahertz Polarimetry and Ellipsometry . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.1.3 Methods of Terahertz Polarisation Rotation . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2 Rotatable-Polarisation Terahertz Time-Domain Spectrometer . . . . . 47
3.2.1 Rotating the Terahertz Polarisation State . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.2.2 Polarisation-Resolved Detection Method
and Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.3 Calibration of the Terahertz Emission Strength . . . . . . . . . . . 49
3.2.4 Polarisation State of the Rotated Terahertz Pulses . . . . . . . . . 51
3.3 Comparison of Rotatable Polarisation to Projection
via Wire-Grid Polarisers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 Experimental Implementation of RP-THz-TDS . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.4.1 Sample Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.4.2 Mapping Birefringence and Identifying Polarisation
Eigenvectors Using RP-THz-TDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.4.3 Extracting the Full Complex Refractive Index Using
RP-THz-TDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.4.4 Anisotropic Absorption and Chromatic Dispersion
in CuO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4 Scalable Interdigitated Photoconductive Emitters
for the Electrical Modulation of Terahertz Beams
with Arbitrary Linear Polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1 Photoconductive Emitter Geometry and Terahertz
Polarisation State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.1.1 Electric Dipole Radiation from Photoconductive
Emitters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.1.2 Controlling the Terahertz Polarisation State
with the Emitter Geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2 Multi-Pixel Interdigitated Photoconductive Emitters . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.1 Emitter Concept and Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.2.2 Device Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2.3 Simulated Device Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3 Experimental Device Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.3.1 Initial Electrical Biasing Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.3.2 Generating Arbitrary Linear polarisation States
via Electrical Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.4 Rapid Modulation of Circular Polarisation States for Circular
Dichroic Spectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82