Asymmetric double-pulse interferometric frequency-resolved optical gating for visible-wavelength time-domain spectroscopy
超快科学技术为光学计量学、强场物理学、非平衡物理学等带来了蓬勃发展的机遇，由于超快激光的时间分辨率和峰值功率不断提高，优越的时间和光谱分辨率，带来了泵浦-探测光谱的瞬态在各种有趣的材料，如量子材料，超材料和等离子体材料的超快动态研究，通过直接报告光谱复杂的响应函数，使用基于时域或频域的探针。与其频域对应物形成鲜明对比，例如，FTIR和椭圆偏振法，时域光谱法不仅提供了极好的光谱相位灵敏度，而且由于其脉冲性质，还提供了出色的时间分辨率。为了将时域光谱的探测范围扩展到具有挑战性的可见光频率，我们提出了一种干涉型频率分辨光学门（FROG）。我们的数值模拟表明，当在精心设计的双脉冲方案中操作时，可以激活独特的锁相机制，从而保留零阶和一阶相位，否则标准FROG测量无法获得。其次是时域信号重建和分析协议，我们表明，时域光谱与子周期时间分辨率，使和非常适合需要的超快兼容和无歧义的方法在可见波长的复杂介电函数测量。
2022-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Momentum-resolved TDDFT algorithm in atomic basis for real time tracking of electronic excitation
固体中的超快电子动力学是现代凝聚态和材料物理学的核心。为了建立一个实用的从头计算方法来研究光激发下的固体，我们发展了一个动量分辨的实时含时密度泛函理论（rt-TDDFT）算法，该算法采用数值原子基，并实现了电磁场的长度和矢量规范.当应用于模拟二维材料如石墨烯中的元激发时，观察到仅在动量空间中可区分的不同激发模式。动量分辨rt-TDDFT是研究扩展系统超快动力学的重要方法。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Frequency-resolved microscopic current density analysis of linear and nonlinear optical phenomena in solids
本研究提出固体电子动力学的频率分辨微观电流密度分析方法，结合含时密度泛函理论第一性原理模拟，可有效捕捉金属、半导体和绝缘体中不同电子的特性，为线性与非线性光学现象的微观研究提供新手段。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Time-Resolved Stokes Analysis of Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride
本文利用旋转四分之一波片方法对六方氮化硼中的单光子发射体进行时间分辨斯托克斯分析，在不改动实验装置的前提下揭示了此前无法获得的动态偏振信息，为多材料平台固态量子发射体的偏振表征提供了通用技术。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spectrally resolved detection in transient-reflectivity measurements of coherent optical phonons in diamond
相干光学声子在理解和设计光-物质相互作用中起着至关重要的作用，并且可以通过瞬态反射率测量来检测。在本文中，我们演示了光谱分辨检测相干光学声子在金刚石从超短红外泵浦探测测量使用光学带通滤波器。我们表明，这提高了灵敏度约35倍，在测量的相干振荡的瞬态反射率相比，常用的光谱集成测量。为了解释这一现象，我们讨论了它的机制。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall 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
Multielectron interference of intraband harmonics in solids
固体中的高次谐波产生为我们提供了紧凑和相干的紫外光源。我们的模拟说明了异常的谐波产量的驱动或预激励脉冲的强度依赖。提出了一个多电子干涉模型来揭示极端非线性光学现象的机理。我们发现，$k$解决的带内谐波表现出不同的对称性，相位和振幅，这可以通过使用共振预激发脉冲观察。通过求解半导体Bloch方程得到的干涉极小值的位置与我们的$k$ -分辨半经典模型得到的干涉极小值的位置一致。这种干涉模型可以帮助我们探测$k$的能带结构，优化固体谐波过程的超快电子-空穴动力学。
2019-09-05 physics.optics
Time- and angle-resolved photoemission spectroscopy of solids in the extreme ultraviolet at 500 kHz repetition rate
本文报道了一种采用500 kHz极紫外（XUV）光源，探测光子能量为21.7 eV的时间和角度分辨光电子能谱学（trARPES）。基于高功率镱激光器，光参量啁啾脉冲放大（OPCPA），和紫外驱动的高次谐波产生，光源产生一个隔离的高次谐波与110 meV的带宽和超过$10^{11}$光子/秒的样品上的通量。结合一个国家的最先进的ARPES室，这个桌面实验允许高重复率泵浦探测实验的电子动力学在整个布里渊区的占用和正常未占用（激发）状态和时间系统响应函数低于40 fs。
2019-02-13 physics.ins-det physics.optics
Dielectric response effects in attosecond time-resolved streaked photoelectron spectra of metal surfaces
由亚飞秒极紫外（XUV）脉冲从金属表面释放导带电子以及它们通过固体的传播引起固体中的介电响应，该介电响应作用于光电子波包。我们计算了（唤醒）潜力与此光电子自相互作用的散装和表面等离子体激元激发，并表明，它会引起相当大的，XUV频率依赖的时间转移在激光条纹XUV光电子能谱，这表明观察超快固态介电响应在当代条纹光电子能谱实验。
2011-02-03 cond-mat.other physics.atom-ph physics.optics
Probing of Core Excitons in Solid NaF with Polarization-Selective Attosecond Time-Resolved Four-Wave Mixing Spectroscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Lund University（隆德大学）
本文通过阿秒四波混频光谱研究固态NaF中Na+ L2,3边的激子超快退相干过程，揭示了激子-声子耦合对退相干时间的影响，并发现亮激子具有s轨道角动量，暗激子具有p轨道角动量。
2026-08-18 physics.chem-ph physics.optics
Time- and angle-resolved photoelectron spectroscopy of strong-field light-dressed solids: prevalence of the adiabatic band picture
近年来，凝聚态中的强场物理被开创为通过激光修整控制材料性质的新方法，以及通过非线性光-物质相互作用（例如谐波产生）的超快光谱学。从这些进展中产生的一个潜在的争议是，它有时是模糊的带图片应该用来解释强场实验：无场带，绝热（瞬时）场装饰带，Floquet带，或其他一些中间图片。在这里，我们试图解决这个问题，通过执行“理论实验”的时间和角度分辨光电子能谱学（TR-ARPES）的强场激光泵浦固体，这应该给访问的实际可观察到的波段的照射材料。令我们惊讶的是，我们发现绝热带图像在高场强（~10^12 W/cm ^2）和宽频率范围（驱动波长为4000 ~ 800 nm，凯尔迪什参数范围高达~7）下仍然保持得很好。我们的结论是，一阶，绝热瞬时带应该是解释超快电子动力学在固体中的标准蓝图时，该领域是高度非共振的材料的特征能量尺度。然后，我们讨论了较弱的影响，修改的频带以外的这张照片是非绝热的，表明通过使用双色场的偏离标准图片可以探测与增强的灵敏度。我们的工作概述了固体中强场相互作用的物理学，这应该是有用的设计和分析强场实验观测值，也制定更简单的半经验模型的清晰的带图片。
2022-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Integrated angstrom-tunable polarization-resolved solid-state photon sources
本研究提出集成MEMS定位微腔的量子发射体嵌入超表面平台，实现固态光子源埃米级波长调谐与宽范围偏振分辨控制，显著提升室温性能。
2025-06-24 physics.app-ph physics.optics
Plasmascopy of ultrafast hot charges in solids
本研究通过电场解析方法实现了对固体中超快热点电荷碰撞电离的时间分辨成像，揭示了碰撞电离与电荷捕获的动态过程。
2025-12-05 cond-mat.other physics.optics
Probing Lattice Dynamics in Real-Space and Real-Time
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文研究了高谐波光谱学在探测固体中相干晶格动力学对阿秒电子响应影响方面的应用，展示了HHS在表征声子模式能量、极化、相位差和手性方面的能力，并提出了一种用于实空间和实时探测晶格动力学的新方法。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tracking ultrafast solid-state dynamics using high harmonic spectroscopy
我们建立了时间分辨高次谐波产生（tr-HHG）作为一个强大的光谱在强相关材料的光致动力学通过详细的调查在二氧化钒的绝缘体到金属的转变。我们基准我们的技术比较我们的测量建立动量分辨超快电子衍射，和理论密度泛函计算。Tr-HHG允许区分各个动态通道，包括过渡到隐藏的相位。此外，高次谐波产量被示出调制在一个频率特性的相干声子在平衡单斜相在很宽的范围内的激发注量。这些结果表明，tr-HHG是能够跟踪复杂的动力学固体通过其灵敏度的能带结构。
2020-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dual-comb femtosecond solid-state laser with inherent polarization-multiplexing
双梳光谱是一种快速发展的技术，可以实现原子和分子的超精密宽带光学诊断。这种强大的工具通常需要两个锁相飞秒激光器，但它已被证明，它可以实现没有任何稳定，如果梳是从一个单一的激光腔产生。尽管如此，不可避免的内在相对相位波动总是对任何光谱测量的精度设置了限制，迄今限制了批量双梳状激光器模式分辨研究的适用性。在这里，我们展示了一个多功能的概念，低噪声双梳发电机从单腔飞秒固体激光器的基础上本征偏振复用内的光学各向异性增益晶体。由于腔内空间分离的正交偏振光束，两个子100 fs的脉冲序列同时产生的1.05 $μ$ m Yb：CNGS振荡器的重复频率差为4.7 kHz。激光器表现出最低的相对噪声曾经证明了散装双梳源，支持自由运行模式分辨光谱测量超过一秒钟。此外，开发的双梳产生技术可以应用于任何利用双折射有源晶体的固体激光器，铺平了道路，走向一类新的高度相干，单腔，双梳激光源工作在各种光谱区域。
2020-09-11 physics.optics
Super-resolved snapshot hyperspectral imaging of solid-state quantum emitters for high-throughput integrated quantum technologies
本研究首次将高光谱成像引入量子光学，利用一维平面腔的色散扩展模式从单张宽场图像超分辨提取量子点信息，可高通量确定性制备集成量子光子器件，有望推动该领域格局变革。
2023-11-05 physics.optics quant-ph
Mechanisms of high harmonic generation in solids
解决了极端非线性光学中共振过程与非共振过程的分离问题。理论形式主义适用于固体中的高次谐波产生（HHG），并揭示了一个更深层次的观点到占主导地位的激光和材料相关的机制。半导体中的中红外驱动的高次谐波是由带间共振电流决定的。由于动态斯塔克位移，虚拟过程在电介质中近红外驱动的高次谐波中变得重要。最后，我们的分析确定了微观单电子空穴理论的局限性。
2022-06-02 cond-mat.other physics.optics
Subpicosecond dynamics of pre-plasma on a solid, formed by a ultra-high contrast, relativistic intensity pulse
利用光谱干涉技术，测量了超高对比度（10 $^{-9}$）高强度（2 $\times$ 10 $^{18}$ W/cm $^{2}$）脉冲产生的等离子体的亚皮秒时间分辨等离子体前尺度长度和早期膨胀（$<$ 12 ps）。我们测量了3-15 nm范围内的预等离子体尺度长度。这一测量对于理解激光与超热电子的耦合机制起着至关重要的作用，因此对于激光驱动离子加速和快速点火实现聚变具有重要意义。
2021-10-27 physics.optics physics.plasm-ph
Occupation-Driven emission asynchronous as a Fundamental Constraint on Solid-State Attosecond Pulses
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Center of Material Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物质科学与光电技术学院）
该研究推导了占据分辨理论，揭示固态阿秒脉冲的带间与带内发射时序失配机制，确立了不依赖材料损伤阈值的固态阿秒脉冲时域基本约束，为固态高次谐波产生微观机制提供了新认知。
2026-08-04 physics.atom-ph physics.optics
Ultrafast optical Faraday effect in transparent solids
我们预测了一个强场超快光学法拉第效应，其中圆偏振超短光脉冲在非手性透明介质中诱导瞬时手性。这种效应对于时间分辨测量是有吸引力的，因为它提供了非线性介质响应的非瞬时性，并且还因为它代表了通过全光学手段的时间反演对称性的松弛。我们建议探测诱导的瞬态手征与弱的线偏振紫外脉冲，这是短于近红外泵浦脉冲。预测的影响是超快的：诱导的手征消失的探测延迟超过近红外脉冲的持续时间。这为超快圆偏振调制器和分析器的应用开辟了可能性。
2017-05-19 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Theory of rotationally resolved two-dimensional infrared spectroscopy including polarization dependence and rotational coherence dynamics
二维红外光谱被广泛用于研究分子动力学，但它通常仅限于固相和液相样品，并且光谱分辨率不高。直到最近，它的潜力，研究气相动力学才开始实现。此外，最近提出的腔增强二维光谱技术，使用频率梳和多梳光谱的发展，预计将显着提高能力的收购旋转分辨2D光谱。这表明需要严格的和定量的旋转分辨，偏振相关的气相样品的三阶响应的治疗。在这篇文章中，我们提供了一个严格的和定量的描述旋转分辨2 π谱密度矩阵，含时微扰理论和角动量代数技术。我们描述了二维光谱的能带和分支结构，将分子响应分解为偏振依赖类，使用这种分解来推导和解释特殊的偏振条件，并将液相偏振条件与气相偏振条件联系起来。此外，我们还讨论了在等待时间内的转动相干动力学。
2022-10-31 physics.chem-ph physics.optics
Spatially-resolved control of fictitious magnetic fields in a cold atomic ensemble
原子-光子相互作用的有效和不受限制的工程需要对光束进行精确的空间分辨控制。这种操纵的巨大潜力在于从固态到原子物理学的一系列学科。在这里，我们使用一个塞曼的形状激光束的ac-Stark位移进行旋转的自旋与空间分辨率在一个大的冷铷原子系综。我们发现，光强度的不均匀性是主要的来源，从而退相干，但与适当的光束成形这种有害的影响被强烈减轻允许旋转15拉德在一个自旋进动寿命。最后，作为一个特殊的例子，我们的计划启用的复杂的操作，我们证明了一系列的自由感应衰减信号的闪烁和复兴行为的原子系综上的印记梳状图案。
2018-02-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
