Influence of vacancy defects in solid high-order harmonic generation
本文讨论了空位缺陷对固体高次谐波产生的影响。高次谐波谱的总能量截止随空位缺陷浓度的增加而增加，总谱逐渐转变为单一的倾斜谱，而在一次和二次平台之间没有突变。与纯固体中的谐波相比，具有空位缺陷的固体中的带隙以下谐波的光谱强度显著增强。谐波谱的变化是根据其有效能带结构来理解的。空位缺陷的存在局部地破坏了单位晶胞的平移对称性。因此，出现了新的缺陷态，为电子动力学打开了额外的路径。在伽柏轮廓中的不好分辨的电子轨迹证实了附加路径的干扰。此外，与对应于具有诸如欠掺杂或过掺杂的缺陷的固体的高阶谐波光谱相比，单个倾斜的高阶谐波光谱携带空位缺陷的独特特征。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
High-Harmonic generation from spin-polarised defects in solids
气体中高次谐波的产生使得能够以前所未有的分辨率探测原子和分子中的阿秒电子动力学。将最初为原子和分子气体开发的技术扩展到固态材料需要对理论上已经部分解决的物理学有基本的理解。在这里，我们采用含时的密度泛函理论来研究如何在单层六方氮化硼的高次谐波发射的电子动力学的空位的存在下的影响。我们展示了这些现实的自旋极化缺陷如何修改谐波发射，并证明了从原始固体和有缺陷的固体谐波之间存在着重要的差异。特别是，我们发现，不同的自旋通道受到不同的影响，因为存在的自旋极化点缺陷，和本地化的波函数，缺陷的几何形状和电子-电子相互作用都是重要的成分来描述高次谐波产生缺陷固体。我们发现，不同的空缺导致质量上不同的效果，从而打开了大门，高谐波成像的自旋极化缺陷在固体中。
2020-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Michelson Interferometry of High-order Harmonic Generation in Solids
对于固体中的高次谐波，我们发现在光谱的高能端有一个清晰的干涉图样，可以解释为布洛赫电子的迈克耳孙干涉仪.我们的结果是通过数值求解固体中准电子的含时薛定谔方程得到的，并且可以用基于迈克耳孙干涉原理的解析模型来解释.本研究加深了我们对晶体材料中高次谐波机制的理解，并可能在固体能带的色散关系或拓扑结构的成像中找到潜在的应用。
2018-12-25 physics.atom-ph
High harmonic generation tomography of impurities in solids: conceptual analysis
本文提出了固体中杂质产生高次谐波的三步模型。这个过程被发现是类似于高谐波产生的原子和分子气体的主要区别来自非抛物线性质的频带。这为凝聚态阶段的强场原子和分子物理开辟了一条新的途径。作为第一个应用程序，我们的概念性研究表明，层析测量杂质轨道的可行性。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Impact of the electronic band structure in high-harmonic generation spectra of solids
本文导出了描述固体中高次谐波产生的精确解析模型。广泛的第一性原理模拟的时间依赖性密度函数框架内证实了模型的结论。我们的研究结果表明：（i）即使对于立方晶体，发射的HHG光谱也是高度各向异性和激光偏振依赖的，（ii）谐波发射通过电子-核势的不均匀性而增强，对于较重的原子，产率增加，以及（iii）截止光子能量与驱动波长无关。此外，我们表明，它是可以预测的最佳高次谐波在散装晶体的激光偏振只从他们的电子能带结构的知识。我们的研究结果铺平了道路，以更好地控制和优化HHG在固体工程的能带结构。
2016-09-29 physics.atom-ph physics.optics
Strong-Field Perspective on High-Harmonic Radiation from Bulk Solids
将激光的电场视为准静态强场，描述了晶体产生高次谐波的机理。在准静态电场下，处于周期性电势中的电子形成修饰态，称为Wannier-Stark态。修饰态之间的能量差决定了辐射的频率。辐射产额由修饰态之间的带间和带内电流矩阵元的大小决定。预测了固体中阿秒脉冲的产生。强场物理的分支进行了讨论。
2014-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.optics
Wannier-Bloch approach to localization in high harmonics generation in solids
固体的高次谐波辐射为阿秒科学提供了一条新的途径。一方面，它允许调查的基本过程的非线性响应的电子驱动的强激光脉冲在周期性晶格。另一方面，它开辟了新的途径，有效的阿秒脉冲的产生，电子波函数的新的成像，并提高高次谐波产生（HHG）的强度。HHG在固体中的一个关键特征（与原子气体中HHG的众所周知的现象相比）是该过程的离域，由此从周期性晶格中的一个位置电离的电子可以与任何其他位置重新结合。在这里，我们开发了一个分析模型，基于局域化的Wannier波函数的价带和离域的Bloch功能的导带。这种Wannier-Bloch方法评估了单个晶格位点对HHG过程的贡献，因此精确地解决了固体中谐波发射的局部化问题。我们应用这个模型来研究ZnO晶体中两种不同取向的高次谐波，分别对应于更宽和更窄的价带和导带。有趣的是，对于较窄的频带，HHG过程显示出显着的本地化，类似于原子中的谐波产生。对于所有的情况下，离域的贡献高次谐波发射是最高的带隙能量附近。我们的研究结果铺平了道路，以控制本地化的贡献，高次谐波在固体晶体，很难高估的影响，新兴领域的阿托纳米科学。
2016-07-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Direct Numerical Observation of Real-Space Recollision in High-Harmonic Generation from Solids
电子与母离子碰撞的实空间图像指导我们理解原子和分子对强低频激光场的高度非线性响应。它也是固体中高次谐波产生（HHG）的主要机制的几个主要竞争者之一，在动量空间中，它通常被视为导带电子与价带空穴的复合，与另一种HHG机制，强场驱动的布洛赫振荡竞争。在这项工作中，我们使用数值模拟直接测试和确认实空间的碰撞图像作为HHG在固体中的关键机制。我们的测试利用了分子谐波光谱中与分子离子的实空间结构相关的众所周知的特征。我们显示出现类似的光谱特征时，类似的实空间结构存在于固态晶格的周期性电位。这项工作证明了高次谐波成像的固体中的一个单位细胞的空间结构的能力。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Imperfect Recollisions in High-Harmonic Generation in Solids
本文从理论上研究了线偏振激光脉冲在六方氮化硼中的高次谐波产生。我们发现，在晶体中的电子-空穴对之间的不完美的相互作用引起的电子-空穴对的极化能量，导致双峰结构的子循环发射配置文件。一个扩展的magnesion模型（ERM）的开发，允许这样的不完美的magnesions，以及相关的贝瑞连接，贝瑞曲率，和过渡偶极相位的影响。的ERM照明平行和垂直于激光偏振方向发射的谐波的独特的光谱时间特性。非理想偏振是一种普遍现象，是实空间波包的空间离域性质的表现，它自然地出现在具有大Berry曲率的系统中，或任何由椭圆偏振光驱动的系统中。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Finite-system effects on high-harmonic generation: from atoms to solids
利用含时密度泛函理论，研究了从单核到数百核的一维结构中的高次谐波产生。HHG截止观察到的范围与系统的大小从公知的原子HHG截止线性，并发现收敛到先前观察到的截止散装固体仅为大型系统。从$N$ $\approx$ 6核的系统尺寸观察到响应与单个原子或小分子的响应的变化，并且在$N \gtrsim 60$处变得与系统尺寸无关。所观察到的HHG截止的系统尺寸的依赖性被发现遵循的限制，设置由有限尺寸的固体，对经典运动的电子-空穴对。由于复合能量和系统中电子-空穴传播长度之间的关系，高能复合事件在小系统中是不可能的，但对于较大的系统变得可访问，导致截止能量随系统尺寸的变化。当改变磁场强度时，我们观察到，即使对于远离散装固体极限的$N\gtrsim 6$的小系统，截止值也随强度线性移动。
2018-04-16 physics.atom-ph
Strong field induced electron density tide in high harmonic generation from solids
在强激光场中，固体中的电子密度可以表现出激光对电子的“牵引”所引起的潮汐运动，形成电子密度潮（EDT）。然而，固体中的强场过程通常用单激活电子（SAE）模型来解释，而忽略了背景电子的涨落。在这里，我们证明了强场诱导的EDT效应，并提出了一个模型，揭示其在高谐波产生（HHG）从固体的作用。我们表明，EDT效应诱导一个额外的极化电流超越SAE近似。它给出了一个新的机制HHG，并导致新的各向异性结构，这是实验观察到的MgO。实验结果表明，随着激光强度的增加，EDT效应变得更加明显。我们的工作建立了强激光场作用下固体中高次谐波与微观EDT之间的桥梁，为研究超快电子动力学奠定了基础。
2020-05-30 physics.atom-ph physics.optics
High harmonic generation from Bloch electrons in solids
研究了在强中红外激光场驱动下，透明固体模型中布洛赫电子产生高次谐波辐射。我们使用速度规范方法[New J. Phys. 15，013006（2013）]求解单电子时间相关的薛定谔方程（TDSE），该方法在激光强度和能带数量增加时数值稳定。由于价带与第一导带的耦合，所得到的谐波光谱表现出一个主要的平台，具有与场强和激光波长成线性比例的截止能量。我们还发现了一个较弱的第二平台，由于耦合到更高的导带，与截止，也是近似线性的场强。为了便于分析发射的谐波的时间-频率特性，我们也解决了TDSE在一个依赖于时间的基组，休斯顿状态[物理评论B 33，5494（1986）]，这使我们能够分离带间和带内的贡献的依赖于时间的电流。我们发现，带间和带内的贡献显示非常不同的时频特性。我们表明，在这两个基地的解决方案是等价的么正变换下，但与速度计方法，休斯顿状态的治疗是数值不稳定时，使用了几个以上的低洼能带。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Linking High-Harmonic Generation and Strong-Field Ionization in Bulk Crystals
超短强激光脉冲作用下固体中高次谐波的产生为研究极端非线性光学和亚周期时间尺度上的光-物质相互作用开辟了新的途径。尽管在过去十年中取得了重大进展，但仍然缺乏对所涉现象的全面了解。固体中的高次谐波产生目前被认为是由非线性带内电流、带间电离和电离相关现象引起的。由于所有这些机制都涉及或依赖于激光驱动的激发，我们结合测量的角度依赖性的非线性吸收和高次谐波产生散装晶体，以证明高次谐波发射和非线性，激光诱导的固体电离之间的关系。实验上发现谐波发射和激光诱导电离之间的明确相关性，这是由半导体布洛赫方程的数值解和使用最大本地化的Wannier函数的取向依赖的电离率的计算支持。
2023-03-20 physics.atom-ph physics.optics
Introduction to theory of high-harmonic generation in solids: tutorial
固体中的高次谐波产生（HHG）是近年来迅速发展的一个跨学科领域，引起了凝聚态物质、原子、分子和光学界的广泛关注。它对新光源的工程和固体中超快载流子动力学的探测具有令人兴奋的前景，对这一过程的理论理解具有根本的重要性。本教程提供了一个动手介绍的理论描述的强场激光物质相互作用的凝聚相系统，产生高次谐波。我们提供了一个概述，从不同的方法来计算微观动力学的详细描述，以及这些是如何错综复杂地连接到晶体结构的描述，通过概念理解的HHG在固体中的半经典结晶模型的支持，最后简要说明如何计算宏观响应。我们也给出了一个一般性的介绍贝里阶段，我们讨论了重要的微妙之处，如结构和激光计的选择，以及建设一个光滑的和周期性的结构规范的非简并和简并带的建模HHG。不同的结构和激光计的选择的优点和缺点进行了讨论，无论是在他们的能力，以解决具体问题，并在其数值的可行性。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Expanded view of electron-hole recollisions in solid-state high-order harmonic generation: Full-Brillouin-zone tunneling and imperfect recollisions
本文从理论上研究了线偏振和椭圆偏振驱动器辐照下带隙固体中高次谐波产生中的电子-空穴耦合。我们发现，在许多情况下，所发射的谐波不起源于在最小带隙处创建的电子-空穴对，其中隧穿概率最大化，而是在布里渊区（BZ）的扩展区域中创建的电子-空穴对。在这些情况下，在短轨迹和长轨迹分类方面与气相HHG的类比是不够的。我们的分析方法包括三个互补的理论水平：数值解的半导体布洛赫方程，一个扩展的半经典模型，和量子波包的方法。我们将这种方法应用于两种具有代表性的能带结构的一般材料类型：块状系统和六方单层系统。在体中，使用椭圆偏振驱动器产生的带间谐波被发现起源于隧道在最小带隙$Γ$，但从远离它的区域。在单层系统由线偏振脉冲驱动，隧道区域附近的不同对称点的BZ导致不同的谐波能量和发射轮廓。我们发现，不完美的电子-空穴对电子，而空间分离，是很重要的散装和单层材料。我们的三个层次的理论之间的良好的协议突出和表征的复杂性背后的HHG发射动力学在固体中，并扩大了带间HHG的概念总是起源于隧道在最小带隙的轨迹。我们的工作进一步加深了对周期系统中高次谐波的基本理解，并将有益于未来的实验设计。
2021-06-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
