Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi (CAS), Şangay Optik Hassasiyet ve Mekanik Araştırma Enstitüsü (SIPMR), Güçlü Alan Lazer Fiziği Devlet Anahtar Laboratuvarı'ndan bir araştırma ekibi, çift sıralı harmoniklerin frekans kaymasında ilerleme kaydetti. güçlü alan lazeri tarafından tahrik edilen tek katmanlı MoS2. Sonuçlar Optics Express'te "Tek katmanlı MoS2'de çift sıralı yüksek harmonik üretiminin frekans kayması" başlığı altında yayınlanmaktadır.
Katı malzemelerdeki yüksek harmonik radyasyon, maddenin temel özelliklerini araştırmak için önemli bir spektroskopik tekniktir ve kristallerin enerji bant yapısını yeniden yapılandırmak, Berry'nin eğriliğini araştırmak ve topolojik faz geçişlerini tespit etmek için başarıyla kullanılmıştır. Son yıllarda iki boyutlu katmanlı malzemeler büyük ilgi görmüş ve yüksek harmonik üretimine yönelik daha ileri çalışmalar için yeni fırsatlar getirmiştir. Malzemeler yalnızca tek veya birkaç atomik katman kalınlığında olduğundan, uzaysal ölçekleri, tahrik eden lazerin dalga boyundan çok daha küçüktür, bu da doğrusal olmayan iletimin etkilerinden etkili bir şekilde kaçınma avantajını getirir ve böylece onları lazer alanını incelemek için ideal malzemeler haline getirir. ultra hızlı dinamiklere dayalı. Bunlar arasında tek katmanlı molibden disülfit (MoS2), sentrosimetrik olmayan yapısı ve belirgin doğrusal olmama özelliği nedeniyle araştırmacıların büyük ilgisini çekmiştir. Mevcut araştırma ekibi [Opt. Express 29, 4830 (2021)], MoS2'nin HHG spektrumunda çift harmoniklerin anormal bir gelişme sergilediğini gözlemledi ve bunu Berry irtibat kontrolünün farklı yarım haftaları sırasındaki spektral girişimlere bağladı. Ek olarak, kuantum yörünge analizi, leptonik dipol moment fazının ve Berry bağlantısının, salınan fotonların enerjisini ve momentumunu modüle ettiğini öne sürüyor, ancak şu ana kadar hiçbir deneysel gözlem bunu doğrulamadı.
Ekip, yüksek dereceli harmonik spektrumlar üretmek için tek katmanlı MoS2'yi uyarmak için laboratuvarda üretilmiş bir orta kızılötesi lazer ışık kaynağı kullandı ve lazer polarizasyonunu koltuk yönü boyunca sürerken, çift sıralı harmoniklerin merkez frekansının önemli ölçüde değiştiğini buldu. ve frekans kaydırmalı harmonik enerji, tek katmanlı MoS2 bant aralığı enerjisine yakındır. Ayrıca komşu seviyelerin çift harmoniklerinin frekans kaymasının ters yönde olduğu yani 6. harmonik kırmızıya kayarken 8. harmonik maviye kaymıştır. Yarı iletken Bloch denklemine ve elektron-yörünge eyer noktası hesaplamasına dayanarak araştırma ekibi, frekans kayması oluşumunun mikrofiziksel mekanizmasını başarıyla ortaya çıkardı ve çift harmoniklerin frekans kayması fenomeninin esas olarak bantlar arası polarizasyon sürecinden geldiğini doğruladı. Teorik analiz ayrıca, atlama dipol momentinin fazının ve Bailey kontağının, elektron-delik çifti kompozitinin momentini ve momentumunu ortaklaşa modüle ettiğini ve bitişik yarım döngüde salınan fotonların frekansının değişmesine yol açtığını gösterir. sırayla farklı harmonik seviyelerin merkez frekanslarını değiştirir ve sonuçta MoS2 spektrumunun altı kırmızıya ve sekiz maviye kaymasına neden olur. Bu araştırma çalışması, atlama dipol momenti fazının ve Berry bağlantısının, sentrosimetrik olmayan malzemelerin güçlü alan optik tepkisinde önemli rollere sahip olduğunu ortaya koyuyor; bu, sentrosimetrik olmayan malzemelerdeki ultra hızlı taşıyıcı dinamiklerinin temel bir anlayışına katkıda bulunuyor.
Şekil 1. Deneysel gözlemleri yeniden üreten simüle edilmiş yüksek harmonik spektrumlar.
Şekil 2. (a) Bantlar arası spektrumun farklı seviyelerinin frekans kayması, (b) Harmonik frekans kaymasının kristal azimut ile bağımlılığı.
