論文の概要: Floquet theory and computational method for the optical absorption of
laser-dressed solids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.09808v2
- Date: Thu, 3 Aug 2023 17:54:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-04 19:36:51.725738
- 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, 固体の線形光吸収をモデル化し, 解釈できる理論を開発した。
この理論はどんな結晶質の固体および量子材料にも当てはまる。
理論的フレームワークをコードFloqticS: Floquet optics in Solidsに実装します。
- 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: Recent advances in laser technology now enable engineering the electronic
structure of matter through strong light-matter interactions. However, the
effective physicochemical properties of these laser-dressed nonequilibrium
materials are not well understood. Here we develop a general theory that now
enables modeling and interpreting the linear optical absorption of solids that
are dressed by light of arbitrary strength and photon energy. The theory
applies to any crystalline solid and quantum materials. In the theory, the
dressing of Bloch electrons by the driving laser is treated exactly using
Floquet theory. The effective optical properties of this laser-dressed material
are probed through a weak laser whose effects are captured to first order in
perturbation theory. Remarkably, in this nonequilibrium system the time- and
space-periodic Floquet-Bloch modes play the role of the pristine eigenstates of
matter as the optical absorption is seen to emerge from transitions among them.
We implement the theoretical framework into a code FloqticS: Floquet optics in
Solids) available through Github. To isolate the emergent phenomenology, we
performed computations in a model solid with a cosine-shaped lattice potential
driven by strong nonresonant light. The computations recover the dynamical
Franz-Keldysh effect and identify novel dramatic changes in the optical
absorption upon increasing the amplitude of the driving laser. The Floquet
replicas open absorption sidebands separated by integer multiples of the drive
photon energy. The hybridization of the Floquet-Bloch modes, create intense
low-frequency absorption and stimulated emissions, and dips in the absorption
spectrum. We assign these emerging effects as purely-optical tell-tale
signatures of the Floquet-Bloch modes. These advances can be used to model,
control and characterize the response properties of laser-dressed materials.
- Abstract（参考訳）: レーザー技術の最近の進歩により、強い光間相互作用によって物質の電子構造を工学化できるようになった。
しかし, レーザー処理した非平衡材料の物理化学的特性はよく分かっていない。
ここでは, 任意の強度と光子エネルギーの光に準じた固体の線形光吸収をモデル化し, 解釈できる一般理論を考案する。
この理論はどんな結晶性固体や量子材料にも当てはまる。
この理論では、駆動レーザーによるブロッホ電子のドレッシングはフロケ理論を用いて正確に扱われる。
このレーザ被覆材料の有効光学特性は、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プローブされる。
驚くべきことに、この非平衡系では、時間・空間周期フロッケブロッホモードは、光吸収がそれらの遷移から現れるのを見て、物質の原始固有状態の役割を果たす。
理論的なフレームワークをコードフロークティックに実装する。 floquet optics in solids) githubから入手可能です。
創発性現象を分離するため,強い非共鳴光によって駆動されるコサイン型格子電位を持つモデルで計算を行った。
計算は、動的フランツ・ケルディシュ効果を回復し、駆動レーザの振幅を増大させると、光学吸収の新たな劇的な変化を同定する。
Floquetは、駆動光子エネルギーの整数倍数で分離されたオープン吸収側バンドを複製する。
Floquet-Blochモードのハイブリッド化により、強い低周波吸収と励起放出が生じ、吸収スペクトルが低下する。
我々はこれらの新興効果をフロケ・ブロッホモードの純粋光学的テレテールシグネチャとして割り当てる。
これらの進歩は、レーザー被覆材料の応答特性をモデル化し、制御し、特徴付けるのに利用できる。
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