Light-Induced Valleytronics in Pristine Graphene
二维六角材料中的电子具有谷自由度，可用于量子信息的编码和处理。由与材料带隙共振的圆偏振光控制的谷选择性激发仍然是谷电子学的基础。通常假设，由于系统的反转对称性，用全光学手段在原始石墨烯中实现谷选择性激发是不可能的。在这里，我们证明了谷选择性激发和谷选择性高次谐波产生可以在原始石墨烯中通过使用两个反向旋转的圆偏振场（基波和其二次谐波）的组合来实现。控制两种颜色之间的相对相位使我们能够选择产生电子空穴对和高阶谐波的谷。我们还描述了一种用弱探测脉冲测量石墨烯谷偏振的全光学方法。这项工作提供了一个强大的配方写入和读取谷选择性电子激发材料的零带隙和零贝里曲率。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Sub-cycle valleytronics: control of valley polarization using few-cycle linearly polarized pulses
到目前为止，在六角形二维材料的布里渊区中的所需谷的选择性激发依赖于使用圆偏振场。我们从理论上证明了一种方法来诱导，控制和读取谷极化在六角形的二维材料在几个飞秒的时间尺度上使用几个周期，线性偏振脉冲与控制载波包络相位。谷赝自旋被编码在驱动脉冲的发射高次谐波的螺旋度中，允许避免额外的探测脉冲，并允许在一个步骤中全光学地诱导、操纵和读取谷赝自旋。高圆度的谐波发射提供了一种方法来产生高度椭圆的阿秒脉冲与线偏振驱动器，在全固态设置。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene valley polarization as a function of carrier-envelope phase in few-cycle laser pulses and its footprints in harmonic signals
本文通过数值求解广义半导体Bloch方程，研究了少周期激光脉冲下石墨烯谷极化对载波包络相位（CEP）的依赖，并证明二次谐波强度可作为标定CEP的稳健可观测量。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Revealing Ultrafast Phonon Mediated Inter-Valley Scattering through Transient Absorption and High Harmonic Spectroscopies
本研究模拟单层六方氮化硼的瞬态吸收与高次谐波信号，提出结合实时含时密度泛函理论和紧束缚模型的多轨迹 Ehrenfest 方法以表征超快电子-声子谷间散射。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Valleytronics in bulk MoS$_2$ by optical control of parity and time symmetries
电子在材料中的自由度的谷值预示着通向能量有效的信息存储的路线，以及通向量子信息处理的诱人前景。当前利用谷偏振的挑战是对称条件，其需要单层结构或特定材料工程、非共振光学控制以避免能量耗散，以及以光速切换谷偏振的能力。我们证明了全光学和非共振控制谷偏振使用散装的MoS $_2$，一个中心对称的材料与零贝里曲率的山谷。我们的通用方法利用自旋角动量形状的三箔光控制脉冲来切换材料的电子拓扑结构，通过简单的相位旋转瞬时打破时间和空间反转对称性来诱导谷极化。光探测脉冲二次谐波的产生对相位旋转的依赖性直接证明了谷偏振的有效性。它表明，直接光学控制的自由度的谷不限于单层结构。相反，对于具有任意数量的层和散装材料的系统，这是可能的。在光速下的通用和非共振谷控制开启了在量子相干时间尺度上操作的工程高效的多材料谷电子器件的可能性。
2023-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Second-harmonic imaging of plasmonic Pancharatnam-Berry phase metasurfaces coupled to monolayers of WS2
频率转换的非线性过程，如二次谐波产生（SHG），通常遵循一定的选择规则，这是由于保持不同种类的物理量，例如，角动量对于由单层过渡金属二硫属化物（TMDC）如WS 2产生的SHG，谷激子锁定选择规则预测了交叉偏振态的SHG信号。通过将等离子体纳米结构与TMDC单层相结合，实现了由于额外的偏振转换过程而影响该非线性过程的混合超颖表面。在这里，我们观察到，等离子体超颖表面修改与TMDC的光-物质相互作用，导致相对于入射场共偏振的SHG信号，这通常是禁止的TMDC单层。我们通过将等离子体纳米棒放置在单层WS 2的顶部来制造这样的混合超颖表面，并研究了这种系统在不同参数（例如波长和偏振）下的谷激子锁定SHG发射。此外，我们显示了潜在的混合元表面定制的非线性过程中添加额外的相位信息的SHG信号使用Pancharatnam-Berry相位效应。这允许将SHG发射直接定制到远场。
2020-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Valley Polarization-Electric Dipole Interference and Nonlinear Chiral Selection Rules in Monolayer WSe$_2$
本文提出基于二次谐波产生的新方法，可在室温下选择性同时产生和检测单层WSe₂±K能谷的能谷极化，测量非线性极化率相关干涉，展示非线性光学在能谷电子学中的潜力。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-harmonic spectroscopy of two-dimensional materials
最近在产生中红外和太赫兹激光脉冲方面取得的进展使我们能够观察到强场驱动的半导体、半导体和半金属的非微扰高次谐波产生（HHG）。HHG以前所未有的时间分辨率为材料中的时间分辨超快电子动力学增加了另一个维度。本论文讨论了高次谐波是一种新兴的探测二维材料静态和动态性质的方法。本论文主要研究具有六角对称性的二维材料。我们已经证明，高次谐波谱编码的电子能带结构和不同频带之间的带间耦合的指纹。此外，通过分析带隙和无隙石墨烯，我们展示了半金属和半导体中的电子动力学是如何不同的，因为谐波光谱不同地依赖于驱动激光的偏振。为了探索缺陷在高次谐波中的作用，考虑了六方氮化硼中的自旋极化空位缺陷。人们已经发现，电子-电子相互作用是电子动力学的缺陷固体中的关键。在所有情况下，我们提出了如何不同的对称性的晶格可以从谐波谱提取。最后，提出了一种光驱动的方法来观察原始石墨烯中的谷偏振，使用定制的激光脉冲。此外，一个配方进行了讨论，以写入和读取谷选择性电子激发材料的零带隙和零贝里曲率。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Measuring the dipole phase of Bloch-trajectory harmonics using a monolithic interferometer
Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）；ELI-ALPS, ELI-HU Non-Profit Ltd.（ELI-ALPS，匈牙利非营利有限公司）；Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences (LP2N), UMR 5298, CNRS-IOGS-Université Bordeaux（数字光子学与纳米科学实验室（LP2N），联合研究单位5298，法国国家科学研究中心-巴黎光学研究生院-波尔多大学）；University of Debrecen（德布勒森大学）
研究通过单片干涉仪测量布洛赫轨迹谐波偶极相位，提出用于薄膜固体高谐波干涉测量的方法，揭示多晶ZnO中高次谐波产生的偶极相位，表明布洛赫振荡促成的重碰撞是带隙上方高次谐波产生的主要贡献。
2026-07-21 physics.optics
High-harmonic generation in systems with chiral Bloch states: application to rhombohedral graphene
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究手性布里渊态对石墨烯高阶谐波生成的影响，揭示其与谐波阶数的线性关系及双谷相互作用对圆二色性的影响。
2026-04-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct measurement of broken time-reversal symmetry in centrosymmetric and non-centrosymmetric atomically thin crystals with nonlinear Kerr rotation
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）
本研究提出基于三次谐波克尔旋转的测量方法，通过椭圆偏振光实现自旋选择性带隙调制打破时间反演对称性，可探测中心对称与非中心对称原子级薄TMDs晶体的破缺时间反演对称性，揭示其自旋-谷/自旋-谷-层锁定关联。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Role of Coherence in Polarization Response of Hybrid Monolayer MoS$_2$-Gold Nanoparticle Systems
本研究通过实验探究MoS2单层与金纳米颗粒混合系统中二次谐波的偏振响应，发现相干过程能保留偏振，为非相干过程所不能，为谷电子学和量子纳米光学提供新见解。
2025-09-23 physics.optics
Multidimensional high harmonic spectroscopy: A semi-classical perspective on measuring multielectron rearrangement upon ionization
高次谐波光谱学具有将阿秒时间分辨率与亚埃空间分辨率相结合的潜力，可以研究分子中早期的核动力学和多电子动力学。它涉及通过IR激光场的分子的强场电离，然后是被移除的电子与分子离子的延迟复合。时间延迟被控制在阿秒时间尺度上的IR场的振荡，并映射到谐波数，提供电离和重组之间的分子动力学的电影。高次谐波信号分析中的挑战之一源于这样一个事实，即电离和复合的复杂动力学与它们的多个观测量纠缠在谐波信号中。解开这些信息需要多维的方法，能够映射到不同的独立参数的电离和复合动力学。我们建议多维高次谐波光谱作为表征电离和复合过程的工具，分别允许同时检测电离延迟和子周期电离率。我们的方法扩展了Shafir等人最近提出的重建电离延迟的二维（2D）设置的能力，同时保持重建过程与原始建议一样简单。该方案是基于正交极化强基波和相对较弱的多色控制字段中的高次谐波信号的优化。
2013-06-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Reconfigurable topological valley-Hall interfaces: Asymptotics of arrays of Dirichlet and Neumann inclusions for multiple scattering in metamaterials
Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Osaka（大阪大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
研究通过改变边界条件打破对称性，实现拓扑谷-霍尔带隙，利用渐近分析方法分析无限和有限结构，实现晶格中不同谷-霍尔相的重构。
2026-03-25 math-ph math.MP physics.comp-ph
Measuring and controlling the birth of quantum attosecond pulses
该研究将量子光学概念引入阿秒科学，通过红外亮压缩真空与强相干场驱动高次谐波产生过程，实现谐波量子态重建及光子统计特性的亚周期精度操控，为阿秒电动力学奠定基础。
2025-02-13 physics.optics
Measuring orbital angular momentum of vortex beams in optomechanics
由于涡旋光束具有理论上的无界性和正交性，因此测量涡旋光束的轨道角动量（包括其大小和符号）具有很大的应用前景。本文提出了一种可区分符号的光机械OAM测量方法，该方法通过监测双拉盖尔-高斯（LG）旋转腔系统中探测光场透射谱的移动来实现。与传统的单LG旋转腔相比，我们的系统可以产生非对称的光机诱导透明窗口。同时，共振谷的位置与OAM的大小和符号有很强的相关性。这最初来自于腔模式与驱动场的有效失谐可以随着OAM的幅度和符号而变化的事实，这导致光谱偏移对于不同符号的OAM是定向的。该方案解决了光力学中无法区分OAM符号的缺点，并适用于拓扑荷值为$\pm 45$的高阶涡旋光束，是对基于腔光力学系统的OAM测量的一个重大改进.
2020-11-18 physics.optics quant-ph
Measurement of quadratic Terahertz optical nonlinearities using second harmonic lock-in detection
提出了一种在太赫兹时域光谱中测量二次太赫兹光学非线性的方法。我们使用旋转线偏振器（偏振斩波器）来调制入射太赫兹脉冲训练的幅度。我们使用相敏锁定检测器在调制频率的基波和二次谐波处分离材料在太赫兹电场中的线性和二次响应。我们通过测量GaP晶体中存在更强的线性电光效应时的二次太赫兹克尔效应来证明这种方法。该方法可用于非中心对称介质中太赫兹二次谐波的时域光谱检测，在非线性太赫兹光子学及相关技术中具有广阔的应用前景.
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Polarization-state-resolved high-harmonic spectroscopy of solids
对亚光周期电子和结构动力学敏感的阿秒计量学为凝聚态物质的超快光谱学开辟了新的途径。利用强光波来精确控制晶体中极快的载流子动力学，对下一代以千兆赫带宽工作的电子器件和设备来说，具有很大的希望。载流子动力学可以产生高次谐波的驱动光场延伸到极紫外区域。在这里，我们介绍了固体的偏振态分辨高次谐波光谱，它提供了更深入的了解电子和结构动力学发生在一个单一的光周期。从硅和石英样品进行高次谐波产生测量，我们证明了从固体发射的高次谐波的偏振态不仅由晶体对称性决定，但可以动态控制，作为交织的带间和带内电子动力学的结果，负责谐波产生。我们利用这种偏振-动力学对偶性，从椭圆偏振驱动脉冲有效地产生圆偏振谐波。我们的实验结果支持从头计算模拟，提供明确的证据的微观起源的现象。这种光谱技术可能会在未来的新量子材料，如强相关材料的研究中找到重要的应用。明亮的圆偏振谐波在极紫外区的紧凑源将推进我们的工具，手性系统，磁性材料和二维材料的光谱谷选择性。
2018-05-26 physics.optics
Single-Shot Local Measurement of Terahertz Correlated Second Harmonic Generation in Laser Air Plasma Filaments
提出一种基于光学探针混入飞秒激光空气等离子体丝的单次检测太赫兹相关二次谐波产生的方法，利用时空畸变探针束在CCD上获取轨迹，实现了22 fs/pixel分辨率，为无带宽限制的单次THz检测开辟了途径。
2023-10-20 physics.optics
Some aspects of measuring nonlinear optical features of advanced vertically aligned mesoporous silica thin films activated by silver and copper ions
描述的实验条件，重现性和优化的非线性光学效应（SHG，THG）的诊断功能化的垂直排列的介孔二氧化硅薄膜激活的银和铜离子。详细介绍了样品的合成过程。给出了单次谐波发生器（SHG）和三次谐波发生器（THG）与基波能量密度的关系。观察到二次谐波和三次谐波能量功率依赖性之间的差异。
2018-06-13 physics.app-ph physics.optics
Temporal Beam Self-Cleaning in Second-Harmonic Generation
National University of Defense Technology（国防科技大学）；Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology（国防科技大学南湖激光实验室）；Hunan Provincial Key Laboratory of High Energy Laser Technology, National University of Defense Technology（国防科技大学湖南省高能激光技术重点实验室）
本研究通过二次谐波生成实现了激光时间稳定和相关性增强，首次展示了激光时间自清洁技术。
2026-01-17 physics.optics
High-harmonic spectroscopy of light-driven nonlinear anisotropic anomalous Hall effect in a Weyl semimetal
外尔半金属是一类具有独特拓扑性质的量子材料。最近的研究表明，激光驱动的电子动力学在二维和三维狄拉克半金属中具有特征信号。从狄拉克到外尔半金属的转变需要反转对称或时间反演对称的破缺。本文的工作表明，激光驱动的电子动力学在具有破缺时间反演对称性的Weyl半金属中的高次谐波谱中具有有趣的特征。结果表明，非零Berry曲率分量的宇称和大小控制着反常电流的方向和强度，从而导致反常奇次谐波的产生。我们证明了时间反演对称破缺量子材料中Berry曲率的非平凡拓扑可以通过测量发射的异常奇次谐波的偏振来探测。我们的研究结果清楚地表明，在超快时间尺度上，激光驱动的电子动力学导致了时间反演对称性破缺量子材料中非线性各向异性反常霍尔效应的产生.
2022-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Harmonic calibration of quadrature phase interferometry
正交相位干涉仪的两个输出信号允许受益于干涉测量的高灵敏度（在条纹内工作）和扩展的输入范围（计数条纹）。他们的校准，以达到线性输出传统上是使用海德曼的校正，这涉及拟合一个输出与其他椭圆。在这里，我们提出了两种替代方法的基础上的线性响应的测量正弦输入的时间，这使得直接校准具有良好的线性。一个10倍的改进，相对于通常的技术证明在光学干涉仪测量扫描力显微镜悬臂梁的偏转。
2022-07-07 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Attosecond delays of high harmonic emissions from isotopes of molecular hydrogen measured by Gouy phase XUV interferometer
高次谐波光谱可以访问编码在高次谐波产生（HHG）信号的振幅和相位中的分子系统的结构和动力学信息4。然而，谐波相位的测量是一项艰巨的任务。本文介绍了利用先进的极紫外古伊相位干涉仪对氢分子两种同位素间高次谐波相位差的精确测量。测得的相位差约为200 mrad，相当于3阿秒（1 as = 10^-18 s）的时间延迟，几乎与谐波阶数无关。测量结果与四维含时薛定谔方程的数值计算结果吻合得很好。数值模拟还揭示了分子取向和分子内双中心干涉对测量相位差的影响。该技术为测量不同原子和分子的谐波发射相位开辟了一条新途径。与同分异构或同位素的比较一起，它也使得在强激光场中观察分子结构和核运动对电子动力学的微妙影响成为可能。
2021-11-10 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Quantum dynamic and geometric phases in harmonic oscillator, spin 1/2 and two-level thermal engines systems
得到了以单谐振子为工作介质的量子热机的动力学相位。该发动机的动力学通过使用四个步骤获得，其中在两个步骤中，随时间变化的频率是变化的。在另外两个步骤中，热机交替地耦合到热和冷的热浴。在以自旋1/2系统为工作介质的量子热机中也得到了类似的动力学相位。分析了量子引擎中这些步骤的持续时间对获得最大效率的作用。研究了耦合到两个库的量子点中的电荷泵动力学。分析了各种调制参数及其波动对几何相位的影响。由于热机中的分离步骤描述了非循环电路，我们建议使用一种特殊的方法来测量几何相位的热机的非循环电路，这是规范不变的。
2022-12-01 physics.optics quant-ph
