作者:Forschungsverbund Berlin
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(FVB) 由于强光场(红色)激发，在透明电介质材料内部与光诱导电子隧穿相关的电流发出光(蓝色)
信用:统一罗斯托克，乙
Liewehr 在超快光波电子学和基于激光的材料加工中，在单个光学周期的时间尺度上操纵和监测物质内部电子的光驱动运动是一个关键的挑战
柏林马克斯·波恩研究所和罗斯托克大学的物理学家现在揭示了一种迄今为止被忽视的非线性光学机制，它是由电介质内电子的光诱导隧穿合并而成的
对于接近材料损伤阈值的强度，隧穿过程中产生的非线性电流成为明亮光突发的主要来源，这是入射辐射的低次谐波
这些发现刚刚发表在《自然物理》杂志上，极大地扩展了对介电材料光学非线性的基本理解及其在信息处理和光基材料处理中的潜在应用
我们目前对中等光强下非线性光学的理解是基于所谓的克尔非线性，它描述了在入射光场影响下紧密束缚电子的非线性位移
当这个光场的强度高到足以将束缚电子从基态射出时，这个图像会发生巨大的变化
在长波长的入射光场中，这种情况与隧穿现象有关，隧穿是一种量子过程，在此过程中，电子执行经典禁止的穿越，穿越由光力和原子势的联合作用形成的势垒
自20世纪90年代以来，由加拿大科学家弗朗索瓦·布鲁内尔的研究开创，出现在“隧道末端”的电子运动被认为是光学非线性的一个重要来源，该运动以最大概率出现在光波的波峰
这幅画现在已经发生了根本性的变化
“在玻璃上的新实验中，我们可以证明与量子力学隧穿过程相关的电流本身创造了超越传统布鲁内尔机制的光学非线性，”博士解释说
马克斯·玻恩非线性光学和短脉冲光谱学研究所的亚历山大·梅尔伍德-布隆丹负责监督这项实验
在实验中，两个具有不同波长和稍微不同传播方向的超短光脉冲被聚焦到一个薄玻璃板上，并且对出现的光发射进行时间和频率分辨分析
通过对该组教授进行的测量进行理论分析，确定了造成这种排放的机理
托马斯·茴香，他在罗斯托克大学和马克斯·玻恩研究所工作，是DFG·海森堡教授
茴香解释说:“用我们称之为有效非线性的量来分析测量的信号是区分新的电离电流机制和其他可能的机制并证明其优势的关键。”
利用这些知识和在这项工作过程中开发的新的计量方法，未来的研究可能使研究人员能够以前所未有的分辨率暂时解决和控制强场电离和电介质材料中的雪崩，最终可能达到单个光周期的时间尺度
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