Hole dynamics and spin currents after ionization in strong circularly polarized laser fields
Hole dynamics and spin currents after ionization in strong circularly polarized laser fields
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强圆偏振激光场电离后的空穴动力学和自旋电流
DOI：
10.1088/0953-4075/47/20/204020
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Olga Smirnova
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ingo Barth ;Olga Smirnova
应用含时解析R矩阵理论，研究了Kr原子在强圆极化场电离过程中的空穴运动。我们发现了丰富的洞穴动力学，从旋转到摆动都有。空穴的运动取决于光电子的最终能量和自旋，并可由激光频率和强度控制。最重要的是，空穴旋转是一种纯粹的非绝热效应，在准静态(绝热)隧穿理论的框架中完全没有。我们探索了使用空穴旋转作为测量电离时间的时钟的可能性。分析了不同电离通道中相对位相之间的关系，结果表明，在短程电子-核相互作用的情况下，空穴初始总是沿着激光场的瞬时方向排列的，这意味着电离的零延迟。最后，我们证明了圆场中的强场电离在离子中产生了自旋电流(即自旋上升和下降密度在空间上的不同流动)。这一现象与强激光场Barth和Smirnova(2013物理)中自旋极化电子的产生密切相关。A修订版88 013401)。我们证明了在强场电离中产生的电子和空穴的丰富的自旋动力学可以在典型的实验条件下发生，并且不需要相对论强度或强磁场。
We apply the time-dependent analytical R-matrix theory to develop a movie of hole motion in a Kr atom upon ionization by strong circularly polarized field. We find rich hole dynamics, ranging from rotation to swinging motion. The motion of the hole depends on the final energy and the spin of the photoelectron and can be controlled by the laser frequency and intensity. Crucially, hole rotation is a purely non-adiabatic effect, completely missing in the framework of quasistatic (adiabatic) tunneling theories. We explore the possibility to use hole rotation as a clock for measuring ionization time. Analyzing the relationship between the relative phases in different ionization channels we show that in the case of short-range electron-core interaction the hole is always initially aligned along the instantaneous direction of the laser field, signifying zero delays in ionization. Finally, we show that strong-field ionization in circular fields creates spin currents (ie different flow of spin-up and spin-down density in space) in the ions. This phenomenon is intimately related to the production of spin-polarized electrons in strong laser fields Barth and Smirnova (2013 Phys. Rev. A 88 013401). We demonstrate that rich spin dynamics of electrons and holes produced during strong field ionization can occur in typical experimental conditions and does not require relativistic intensities or strong magnetic fields.
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