Укрощение легкого винта

Когда интенсивное лазерное поле (красное) взаимодействует с кристаллическим твердым веществом (белым), излучаются гармонические поля более высокого порядка (синие и пурпурные), чьи поляризационные состояния (линейные, эллиптические или круглые) определяются симметрией кристалла и могут контролироваться динамика сильного поля. Поверхность карты цветов показывает эллиптичность девятой гармоники из кремния. Предоставлено: JM Harms, MPSD

Ученые DESY и MPSD создали гармоники высокого порядка из твердых тел с контролируемыми состояниями поляризации, используя преимущества как симметрии кристалла, так и аттосекундной электронной динамики. Вновь продемонстрированная методика может найти интригующие применения в петагерцевой электронике и для спектроскопических исследований новых квантовых материалов.

Нелинейный процесс генерации гармоник высокого порядка (HHG) в газах является одним из краеугольных камней современной науки. Аттосекунда — это одна миллиардная часть одной миллиардной секунды) и широко используется во многих областях науки, включая физику, химию и биологию. Это явление сильного поля превращает много фотонов с низкой энергией из интенсивного лазерного импульса в фотон с гораздо более высокой энергией. Принимая во внимание, что процесс HHG хорошо понят в атомных и молекулярных газах, механизм, лежащий в основе преобразования частоты в твердых материалах, в настоящее время все еще является предметом научных споров.

Сочетая эксперименты HHG и современное теоретическое моделирование, ученые из Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) и Института структуры и динамики вещества Макса Планка (MPSD) в Центре свободных лазерных исследований электронов ( CFEL) в Гамбурге в настоящее время внедряют спектроскопию твердых гармоник с высоким разрешением в поляризационном состоянии, что позволяет глубже понять как электронную, так и структурную динамику, происходящую на масштабах времени, меньших, чем одно колебание светового поля. Их работа теперь опубликована в Nature Communications.

Излучаемые гармонические поля могут колебаться линейным образом, или они могут вращаться эллиптически или кругово с направлением по часовой стрелке или против часовой стрелки (так называемая спиральность) — точно так же, как винт света. Теперь ученые раскрывают, как поляризационные состояния гармоник и их направленность кодируют ценную информацию о кристаллической структуре и сверхбыстрой динамике сильного поля, и как можно контролировать состояния поляризации гармоник. Кроме того, поскольку гармоники создаются в течение одного периода падающего поля возбуждения, способ по своей сути поставляется с временным разрешением субоптического цикла.

В настоящей работе исследуются материалы прототипа кремний и кварц для создания новой спектроскопической методики. Тем не менее, этот метод является универсальным, и ожидается, что он найдет важные применения в будущих исследованиях новых квантовых материалов, таких как сильно коррелированные материалы, топологические изоляторы и магнитные материалы.

Источник информации: https://phys.org/news/2019-03-the-taming-of-light-screw.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...