論文の概要: Floquet theory and computational method for the optical absorption of
laser-dressed solids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.09808v1
- Date: Tue, 16 May 2023 21:12:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-18 18:33:34.585423
- Title: Floquet theory and computational method for the optical absorption of
laser-dressed solids
- Title（参考訳）: レーザー被覆固体の光吸収に関するフロケット理論と計算法
- Authors: Vishal Tiwari, Bing Gu, and Ignacio Franco
- Abstract要約: 我々は、任意の強度と光子エネルギーの時間周期光によって平衡から引き出された空間周期固体の線形光吸収分光の理論を開発する。
非平衡光学吸収の結果として得られる公式は、正規準平衡吸収理論に類似している。
- 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: Strong light-matter interactions provide powerful means for the manipulation
of the physico-chemical properties of matter. Here we develop a general theory
for the linear optical absorption spectroscopy of spatially-periodic solids
driven out of equilibrium by time-periodic light of arbitrary strength and
photon energy. The effects of the driving laser is treated exactly using
Floquet theory. The effective optical properties of this driven system are
probed through a weak laser whose effects are captured to first order in
perturbation theory. The resulting formula for non-equilibrium optical
absorption is akin to the regular near-equilibrium absorption theory but with
the Floquet-Bloch modes playing the role of pristine eigenstates of matter. To
exemplify the effect of laser-dressing in the optical absorption, we perform
computations of a model solid with a cosine-shaped lattice potential. We
identify dramatic changes in the optical absorption upon increasing the
amplitude of the driving laser. The spectrum shows a blue-shift of the band
edge and below band gap absorption that agree with the dynamical Franz-Keldysh
effect. It also shows several replicas of transitions separated by integer
multiples of the drive photon energy that we assign as purely-optical tell-tale
signatures of the Floquet-Bloch states. Beyond the dynamical Franz-Keldysh
effect, strikingly we also observe intense low-frequency absorption and
stimulated emissions and the opening of dips in the absorption spectrum that
emerge due to the hybridization of the Floquet-Bloch modes which are novel
signatures of the non-equilibrium dynamics in the laser-dressed system. This
work open new paths to control and characterize the physical properties of
solids using strong laser fields.
- Abstract（参考訳）: 強い光-物質相互作用は、物質の物理化学的性質を操作する強力な手段となる。
本稿では,任意の強度と光子エネルギーの時間周期光によって平衡から駆動される空間周期固体の線形光吸収スペクトルの一般理論を考案する。
駆動レーザーの効果はフロケ理論を用いて正確に処理される。
この駆動系の効果的な光学特性は、摂動理論において効果を第一次に捉えた弱いレーザーを通して探索される。
非平衡光吸収の式は正則近平衡吸収理論に似ているが、フロッケブローチモードは物質の原始固有状態の役割を担っている。
光吸収におけるレーザドレッシングの効果を例示するために,コサイン型格子ポテンシャルを持つモデル固体の計算を行う。
駆動レーザの振幅の増大に伴う光吸収の劇的な変化を同定した。
スペクトルは、ダイナミックなフランツ・ケルディッシュ効果と一致するバンドエッジとバンドギャップ吸収の下のブルーシフトを示す。
また、Floquet-Bloch状態の純粋光学的終端符号として割り当てる駆動光子エネルギーの整数倍で分離された遷移のいくつかのレプリカも示している。
動的フランツ・ケルディシュ効果の他に、レーザー修飾系における非平衡力学の新規なシグネチャであるフロケ・ブロッホモードのハイブリダイゼーションにより出現する吸収スペクトルにおいて、強い低周波吸収と励起放出、およびディップの開放を著しく観察する。
この研究は、強いレーザー場を用いて固体の物理的性質を制御および特徴付けるために新しい経路を開く。
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