論文の概要: Analytical WKB theory for high-harmonic generation and its application
to massive Dirac electrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.12446v2
- Date: Mon, 18 Oct 2021 00:37:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 20:31:24.718027
- Title: Analytical WKB theory for high-harmonic generation and its application
to massive Dirac electrons
- Title（参考訳）: 高調波発生の解析的WKB理論と大規模ディラック電子への応用
- Authors: Hidetoshi Taya, Masaru Hongo, Tatsuhiko N. Ikeda
- Abstract要約: We use the (Jeffreys-)Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation to compute high-harmonic generation (HHG)。
We show that the WKB approximation is well with the numerical results obtained by solve the time-dependent Schr"odinger equation。
解析の結果,HHG高原は現在の技術のテラヘルツ周波数で観測できることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose an analytical approach to high-harmonic generation (HHG) for
nonperturbative low-frequency and high-intensity fields based on the
(Jeffreys-)Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) approximation. By properly taking
into account Stokes phenomena of WKB solutions, we obtain wavefunctions that
systematically include the repetitive dynamics of production and acceleration
of electron-hole pairs and quantum interference due to phase accumulation
between different pair production times (St\"{u}ckelberg phase). Using the
obtained wavefunctions without relying on any phenomenological assumptions, we
explicitly compute electric current (including intra- and inter-band
contributions) as the source of HHG for a massive Dirac system in
(1+1)-dimensions under an ac electric field. We demonstrate that the WKB
approximation agrees well with numerical results obtained by solving the
time-dependent Schr\"{o}dinger equation and point out that the quantum
interference is important in HHG. We also predict in the deep nonperturbative
regime that (1) harmonic intensities oscillate with respect to electric-field
amplitude $E_0$ and frequency $\Omega$, with a period determined by the
St\"{u}ckelberg phase; (2) the cutoff order of HHG is determined by
$2eE_0/\hbar \Omega^2$, with $e$ being the electron charge; and that (3)
non-integer harmonics, controlled by the St\"{u}ckelberg phase, appear as a
transient effect. Our WKB theory is particularly suited for a parameter regime,
where the Keldysh parameter $\gamma=(\Delta/2)\Omega/eE_0$, with $\Delta$ being
the gap size, is small. This parameter regime corresponds to intense lasers in
the terahertz regime for realistic massive Dirac materials. Our analysis
implies that the so-called HHG plateau can be observed at the terahertz
frequency within the current technology.
- Abstract（参考訳）: 本稿では (Jeffreys-) Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB) 近似に基づく非摂動性低周波場に対する高調波発生(HHG)の解析的アプローチを提案する。
WKB溶液のストークス現象を適切に考慮し、異なるペア生成時間間の位相蓄積による電子-ホール対と量子干渉の繰り返しダイナミクスと加速を体系的に含む波動関数を得る(St\"{u}ckelberg 相)。
得られた波動関数を現象論的仮定に頼らずに利用し、ac電場下の(1+1)次元の巨大なディラック系に対するHHGの源として、電流(バンド内およびバンド間寄与を含む)を明示的に計算する。
我々は、WKB近似が時間依存シュルンディンガー方程式を解くことで得られる数値結果とよく一致し、量子干渉がHHGにおいて重要であることを指摘する。
また,(1)高調波強度が電場振幅$e_0$と周波数$\omega$に対して振動し,その周期はst\"{u}ckelberg相によって決定される,(2)hhgの遮断次数は2ee_0/\hbar \omega^2$で決定される,(3)st\"{u}ckelberg相によって制御される非整数高調波は過渡効果として現れる,という深い非摂動的方法で予測する。
我々の WKB 理論は特にパラメータ体系に適しており、Keldysh パラメータ $\gamma=(\Delta/2)\Omega/eE_0$ はギャップサイズである。
このパラメータレジームは、現実的な巨大なディラック材料のためのテラヘルツレジームの強いレーザーに対応する。
解析の結果,HHG高原は現在の技術のテラヘルツ周波数で観測できることが示唆された。
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