論文の概要: Strong-field Driven Sub-cycle Band Structure Modulation Measured with Ultrafast Electric Field Observables

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16651v1
• Date: Sat, 18 Oct 2025 22:05:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:39.080742
• Title: Strong-field Driven Sub-cycle Band Structure Modulation Measured with Ultrafast Electric Field Observables
• Title（参考訳）: 超高速電界観測装置を用いた強磁場駆動サブサイクルバンド構造変調
• Authors: Francis Walz, Shashank Kumar, Amirali Sharifi Olounabadi, Yuyan Zhong, Russell Zimmerman, Siddhant Pandey, Eric Liu, Liang Z. Tan, Niranjan Shivaram,
• Abstract要約: 非共鳴非線形光学相互作用による酸化マグネシウム中の超高速電界観測器の測定を行った。 超高速で強磁場光-マター相互作用はサブサイクル時間スケールでバンド構造を変調し、結果として材料の非線形光学応答を変調することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2812555033003035
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Over the past decade, ultrafast electron dynamics in the solid state have been extensively studied using various strong light-matter interaction techniques, such as high-harmonic generation. These studies lead to multiple interpretations of light-matter interaction in the strong-field regime, with exact mechanisms not yet fully understood. It is known that strong-field interaction with a crystalline solid leads to significant modification of its band structure and hence its optical properties on ultrafast timescales. In this work, we present measurements with ultrafast electric field observables in magnesium oxide from a non-resonant nonlinear optical interaction. Using field observables, we show that the ultrafast, strong-field light-matter interaction modulates the band structure on sub-cycle time scales, resulting in a modulation of the nonlinear optical response of the material. We perform time-dependent perturbation theory calculations with a field-dependent dispersion relation and non-perturbative semiconductor Bloch equation calculations, which agree with experimental observations. Our work offers a new perspective on strong-field-driven electron dynamics in solids through the lens of electric field observables. The demonstrated attosecond modulation of the nonlinear response could have important implications for quantum light generation using nonlinear optical processes.
• Abstract（参考訳）: 過去10年間、固体中の超高速電子動力学は、高調波発生のような様々な強力な光-物質相互作用技術を用いて広範囲に研究されてきた。 これらの研究により、強磁場状態における光-物質相互作用の複数の解釈が導かれるが、正確なメカニズムはまだ完全には理解されていない。 結晶性固体との強磁場相互作用はバンド構造を著しく変化させ、超高速な時間スケールでの光学特性をもたらすことが知られている。 本研究では,非共鳴非線形光学相互作用による酸化マグネシウムの超高速電界観測装置を用いて測定を行った。 フィールドオブザーバブルを用いて、超高速で強磁場光-マター相互作用はサブサイクル時間スケールでバンド構造を変調し、結果として材料の非線形光学応答を変調することを示した。 本研究では、フィールド依存分散関係と非摂動半導体ブロッホ方程式計算を用いて時間依存摂動理論計算を行い、実験結果と一致した。 我々の研究は、電界観測器のレンズを通して固体中の強磁場駆動電子動力学の新しい視点を提供する。 非線形応答のアト秒変調は、非線形光学プロセスを用いた量子光発生に重要な意味を持つ可能性がある。

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