Contents
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4.4.1 Converting from Linear to Circular Polarisation
via a Prism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.4.2 Stokes Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.4.3 Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4.4 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 High-Field Terahertz Time-Domain Spectroscopy
of Single-Walled Carbon Nanotubes and CuO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.1 Terahertz Spectroscopy Using Extreme Electric Fields . . . . . . . . . . . 89
5.1.1 Generating High-Field Terahertz Radiation . . . . . . . . . . . . . . 90
5.1.2 Choosing the Right High-Field THz Source for You . . . . . . . 91
5.2 High-Field Terahertz Time-Domain Spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.1 Tilted Pulse-Front Pumping in LiNbO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.2 Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.2.3 Controlling the Electric Field Strength of Terahertz
Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.3 A Test Case of Nonlinear THz Transmission: Indium
Antimonide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3.1 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.4 Nonlinear THz Transmission in Single-Walled Carbon
Nanotube Films . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.4.1 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.5 Electric Field-Dependent THz Transmission of CuO . . . . . . . . . . . . . 105
5.5.1 Electric Field-Dependence of the Electromagnon
Response in CuO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1 Outlook and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Appendix: Tracking Disorder Broadening and Hysteresis
in First-Order Phase Transitions via the Electromagnon
Response in Improper Ferroelectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
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4.4.1 Converting from Linear to Circular Polarisation
via a Prism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.4.2 Stokes Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.4.3 Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4.4 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5 High-Field Terahertz Time-Domain Spectroscopy
of Single-Walled Carbon Nanotubes and CuO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.1 Terahertz Spectroscopy Using Extreme Electric Fields . . . . . . . . . . . 89
5.1.1 Generating High-Field Terahertz Radiation . . . . . . . . . . . . . . 90
5.1.2 Choosing the Right High-Field THz Source for You . . . . . . . 91
5.2 High-Field Terahertz Time-Domain Spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.1 Tilted Pulse-Front Pumping in LiNbO 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.2.2 Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.2.3 Controlling the Electric Field Strength of Terahertz
Pulses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.3 A Test Case of Nonlinear THz Transmission: Indium
Antimonide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.3.1 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.4 Nonlinear THz Transmission in Single-Walled Carbon
Nanotube Films . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.4.1 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.5 Electric Field-Dependent THz Transmission of CuO . . . . . . . . . . . . . 105
5.5.1 Electric Field-Dependence of the Electromagnon
Response in CuO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.1 Outlook and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Appendix: Tracking Disorder Broadening and Hysteresis
in First-Order Phase Transitions via the Electromagnon
Response in Improper Ferroelectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115