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使用非線性晶體（如GaAs/GaP/GaSe/LiNbO3/ZnTe等）光整流效應產生太赫茲信號，是一種產生寬帶太赫茲源的常用手段。兩束頻率不同的光在這些非線性介質中傳播時會發生“混合”，從而產生和頻振蕩與差頻振蕩現象。當入射波為脈沖光束時，光束可以分解為一系列單色光疊加；在非線性介質中，這些單色分量將會發生混合。和頻振蕩效應產生頻率接近于二次諧波的光波，而差頻振蕩效應則產生一個低頻電極化場，這些低頻電極化場可以輻射直到太赫茲的低頻電磁波。通常，這些晶體利用體非線性（Bulk Nonlinearity）效應可以通過增長晶體尺度來增加非線性轉換效率，但同時需要嚴格的相位匹配（quasi-phasematching condition），同時還需要考慮尺度增加帶來的強吸收帶引起的太赫茲頻譜不連續。為了克服非線性晶體太赫茲源存在的問題，2014年由美國能源局埃姆斯實驗室Costas M Soukoulis教授與Jigang Wang教授課題組提出使用金屬超表面非線性效應產生寬帶太赫茲信號。通過實驗測量與理論分析，使用金屬超表面產生的太赫茲信號帶寬只受入射激光帶寬影響，頻譜在太赫茲頻段光滑連續。但是考慮到晶格中心對稱的金屬材料的表面非線性效應，且只利用了超表面結構的局域表面等離子體共振模式（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）增強非線性，其太赫茲轉換效率與非線性晶體相比較弱。這是由于超材料本身的熱損耗與輻射損耗較大，因而大大減弱了其局域場大小，造成非線性轉換效率低。
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