ФОТОТОКИ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ СТРУКТУРИРОВАННЫМ СВЕТОМ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ФОТОТОКИ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ СТРУКТУРИРОВАННЫМ СВЕТОМ

Тарасенко С.А.

ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, tarasenko@coherent.ioffe.ru

Структурированное излучение - излучение с пространственно неоднородным распределением поля, примером которого являются векторные пучки или закрученные пучки, несущие орбитальный угловой момент, широко используется и имеет множество перспективных применений в оптике [1,2], однако взаимодействие структурированного света с полупроводниковыми структурами начало изучаться только недавно.

В работе представлены результаты теоретического исследования отклика двумерных электронных систем на структурированное излучение. Показано, что во втором порядке по амплитуде поля (первом порядке по интенсивности излучения) возникают постоянные токи и токи на удвоенной частоте. В отличие от традиционных фотогальванических эффектов и эффектов генерации второй гармоники, изучаемые токи обусловлены не отсутствием центра инверсии в среде, а пространственной неоднородностью электромагнитного поля. Токи могут быть вызваны как градиентом интенсивности излучения, так и градиентами поляризационных параметров Стокса или градиентом фазы электромагнитного поля в плоскости двумерного электронного газа [3].

Обсуждается физика взаимодействия неоднородного поля с двумерными системами, механизмы генерации фототоков структурированным светом для различных спектральных диапазонов. В рамках кинетического подхода Больцмана разработана микроскопическая теория нелинейного нелокального транспорта электронов, получены аналитические выражения для различных вкладов в фототок. Развитая теория применена для описания токов, индуцированных закрученными пучками [4]. Фототоки, индуцированные закрученным светом, имеют радиальную и азимутальную (вихреподобную) компоненты, пространственные распределения которых зависят от поляризации и углового момента пучка.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 22-12-00211.

Литература

1. Forbes A., de Oliveira M., Dennis M.R., Structured light // Nat. Photonics. - 2021. - V. 15. -P. 253.

2. Knyazev B.A., Serbo V.G., Beams of photons with nonzero orbital angular momentum projection: New results // Phys. Usp. - 2018. - V. 61. - P. 449.

3. Gunyaga A.A., Durnev M.V., Tarasenko S.A., Photocurrents induced by structured light // Phys. Rev. B. - 2023. - V. 108. - P. 115402.

4. Ji Z., Liu W., Krylyuk S., et al., Photocurrent detection of the orbital angular momentum of light // Science. - 2020. - V. 368. - P. 763.