近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在超快光控石墨烯产生残余电流的研究中取得进展。相关研究成果以“Residual current under the combined effect of carrier envelope phase and chirp: phase shift and peak enhancement”为题，发表于Optics Express。
具有信号高速处理潜力的光场驱动电流是光波电子学的一个重要发展领域。许多材料已被用于相关研究，其中石墨烯因其弱屏蔽效应、高损伤阈值以及高载流子迁移率等而独具优势。深入理解和精准操控石墨烯中载流子输运是开发拍赫兹超快光电器件的重要基础。研究人员通过同时改变线偏振驱动光场的载波包络相位（CEP，φ）和线性啁啾率（α），发现残余电流的变化呈现出相移和峰值增强的特征（图1），相移可以看作是抵抗不同啁啾度的结果。
图1 CEP和啁啾共同作用下的残余电流密度，A、B、C对应不同啁啾率下的最大残余电流密度
通过对比A、B、C三种情况下沿激光偏振方向动量kx积分的残余电流，发现增强主要发生在两个正主峰附近（图2c），选择P1，P2两点进行分析（图2b）。根据相对带耦合强度和导带内电子布居随时间的演化（图3），结果发现：随着啁啾率α的增大，电子运动从Landau-Zener-Stückelberg干涉主导转变成了多光子干涉主导，即光与石墨烯的相互作用从非微扰型逐渐转变为微扰型。因此，共同作用的结果可以帮助找到合适的参数来研究状态转变和电子动力学的控制。这项研究有助于光频率的信号处理和光电集成器件应用的发展。
图2 （a）和（b）为情况B和C的导带布居，（c）沿激光偏振方向动量kx积分的残余电流
图3 （a-c）在A、B、C的情况下，P1处的相对带耦合强度β(t)和导带内电子布居ρ(t)随时间的演化，（d）多光子干涉示意图
文章来源于：上海光机所