物性物理学：原子極限を超える固体の高調波

固体を高強度場レーザーで励起すると、極めて非線形な電子挙動や光学的挙動が生じることがある。最近実証されたように、これには、電磁スペクトルの真空紫外域や極端紫外域に広がる高次高調波発生が含まれる。固体と希薄原子気体では、高次高調波発生の機構が基本的に異なっていることが示されている。固体と気体で微視的な機構がどのように異なるかは、激しい議論の的となっている。今回我々は、アルゴンとクリプトンの固相と気相における高次高調波発生を直接比較した結果を報告する。ファンデルワールス相互作用が弱いため、希（貴）ガス固体は、高次高調波発生過程における高い密度と周期性の役割を調べるほぼ理想的な媒質である。我々は、希ガス固体から得られた高次高調波発生スペクトルは、同様の条件下で測定した対応する気相の高調波の原子極限をはるかに超えて広がる複数のプラトーを示すことを見いだした。複数のプラトーの出現は、複数の単一粒子バンドが関与する強いバンド間結合を示している。さらに我々は、レーザーの楕円率に対する固体と気体の高調波収率の依存性も比較し、よく似ていることを見いだした。これは、こうした固体における電子–正孔再衝突の重要性を示している。このことから、アト秒パルスを生成する偏光ゲート法や軌道トモグラフィーなどの気相法を固体で実現できる可能性が示唆される。

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