摘要
近年来，研究人员发现超快激光与固体相互作用时能辐射高次谐波。相比气相系统，固体系统具有更加致密、周期的原子排布结构特征，固体高次谐波已成为强场物理领域新的研究方向。相比于块状晶体，二维材料具有结构简单、损伤阈值高、没有传播效应等优点。因此二维材料高次谐波被认为是非常具有价值的研究内容。同时，固体谐波的产生作为量子过程，电子的波粒二象性是该过程的基本属性。论文针对二维材料高次谐波的产生机制，从电子的量子轨迹入手，开展了以下几个内容的研究： 1、应用了平行移动规范和扭曲的平行移动规范，获得了固体体系连续且满足周期边界条件的跃迁偶极矩和贝里联络。这一规范的应用实现了对固体跃迁偶极矩和贝里联络的描述，为数值模拟高次谐波产生过程奠定了基础。 2、研究了h-BN高次谐波发射时刻的问题。结果表明，半经典模型预言的谐波发射时刻与数值求解半导体布洛赫方程的结果存在约500阿秒的偏差。与量子轨迹模型相比，半经典模型忽略了电子的波动性质。这导致其预言的谐波发射时刻出现定量的偏差。此外，基于量子轨迹模型，我们研究了垂直偏振高次谐波时频分析图中的干涉极小结构。论文发现该结构是由电离通道在狄拉克点（K和K′）的量子轨迹贡献的谐波的特殊相位关系导致。同时还研究了垂直偏振的奇偶数阶谐波干涉，结果表明体系的贝里相位导致奇数阶谐波相干相消，偶数阶谐波相干相长。 3、双色场探测方案为谐波发射时刻的测量提供了手段。我们研究了h-BN偶数阶谐波信号随双色场相位的调制。结果表明，体系的贝里相位导致了对称晶体（石墨烯）与非对称晶体（六方氮化硼）的偶数阶谐波信号调制的差异。通过量子轨迹模型，我们发现了固体谐波的多通道效应，不同阶次谐波是由在狄拉克点附近的不同位置电离的量子轨迹贡献。
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