Поглощение Мощного Света Свободными Электронами В Кристаллах: Внутризонные Электрон-Фононные Осцилляции Раби

Abstract

Absorption of high-intensity visible or near-IR pulsed laser radiation at free electrons in crystals is calculated in the modified resonance approximation. The probabilities $W_{exc}$ of intraband transitions with a change in the electron energy by $\hbar(\omega\pm\omega_l)$, where $\omega$ is the radiation frequency and $/omega_l$ the frequency of longitudinal optical phonons involved in the process, are derived. It is shown that specific electron–phonon Rabi oscillations with the frequency $\Omega_R$ can occur and radiation is absorbed only until the point in time $\tau_1$, at which the first maximum in the dependence $W_{exc} (t)$, where t is the time elapsed from the beginning of the laser pulse, is reached. It is shown that, in the case of prebreakdown radiation intensities, the processes of high orders in field of the radiation wave substantially influence $W_{exc}$, $\tau_1$, and $\Omega_R$.

Внутризонные Осцилляции Раби С Участием Фотонов И Акустических Фононов

“…Расчет вероятности внутризонного возбуждения свободных электронов W exc выполняется тем же методом и в рамках тех же приближений, что и в работе [1]. Отличие состоит в том, что вместо гамильтониана Фрёлиха (см.…”

“…В предыдущей работе авторов [1] была развита теория поглощения мощного лазерного излучения свободными электронами на непрямых внутризонных переходах с участием фотонов и продольных оптических (LO) фононов. Были получены относительно простые аналитические выражения для вероятности W exc внутризонных переходов с изменением энергии электрона на (ω ± ω l ), где ω l -частота LO фононов, участвующих в процессе, а ω -частота лазерного излучения видимого либо ближнего ИК диапазона.…”

“…Были получены относительно простые аналитические выражения для вероятности W exc внутризонных переходов с изменением энергии электрона на (ω ± ω l ), где ω l -частота LO фононов, участвующих в процессе, а ω -частота лазерного излучения видимого либо ближнего ИК диапазона. Для расчетов в работе [1] было использовано модифицированное для случая переходов с участием фотонов и фононов резонансное приближение, а также техника " распутывания" экспоненциальных операторов. Основной результат работы [1] состоит в том, что в случае очень высоких интенсивностей лазерного излучения имеют место специфические электронфононные осцилляции Раби с частотой R , а поглощение света идет только до времени достижения первого максимума τ 1 на зависимости W exc (t), где t -время, прошедшее с начала действия лазерного импульса.…”

“…Для расчетов в работе [1] было использовано модифицированное для случая переходов с участием фотонов и фононов резонансное приближение, а также техника " распутывания" экспоненциальных операторов. Основной результат работы [1] состоит в том, что в случае очень высоких интенсивностей лазерного излучения имеют место специфические электронфононные осцилляции Раби с частотой R , а поглощение света идет только до времени достижения первого максимума τ 1 на зависимости W exc (t), где t -время, прошедшее с начала действия лазерного импульса. В [1] показано также, что на W exc , τ 1 и R существенным образом влияют процессы высоких порядков по полю световой волны.…”

“…В работе [1] был рассмотрен лишь один механизм взаимодействия электронов с колебательной подсистемой кристалла, а именно полярное взаимодействие электронов с LO фононами, описываемое гамильтонианом Фрёлиха. В настоящей работе, которая является продолжением работы [1], будет показано, что внутризонные фотон-фононные осцилляции Раби могут иметь место и при взаимодействии сильного света с ковалентными кристаллами, когда в непрямых внутризонных переходах могут принимать участие лишь продольные акустические (LA) фононы.…”