Study of the macroscopic high-order harmonic emission from single-layer graphene

Abstract

[EN] This thesis presents a theoretical study on the process of high-order harmonics generation (HHG) in single-layer graphene from the microscopic to tyhe macroscopic point of view. We start from the study of the role of the recently discovered imperfect recollisions in bulk solids, but in the context of a gapless monolayer such as graphene. Considering non-zero recollision distances between the electron-hole, we explain the high-harmonic emission observed at the final stages of the interaction, in the results obtained with the time-dependent Schrödinger equation, for recombination times greater than one cycle of the incident field. Next in this thesis, we present the first macroscopic analysis of the HHG process in graphene. We consider the influence of the spatial intensity distribution of the incident field on the total harmonic emission. The result concludes that there is a certain ring in the graphene target around the propagation axis, whose emissions govern the total emissions of the process. Finally, based on previous studies on the anisotropic behavior of the graphene sheet, we have developed a technique to characterize polycrystalline graphene using high-order harmonic spectroscopy. [ES] En esta tesis se presenta un estudio teórico sobre el proceso de generación de armónicos de orden elevado en una capa de grafeno desde el punto de vista microscópico hacia el macroscópico. Nuestros resultados parten del estudio del papel de las recolisiones imperfectas, recién descubiertas en sólidos gruesos, pero en el contexto de materiales monocapa sin gap como es el grafeno. Considerando distancias de recolision entre el par electrón-hueco diferentes de cero, explicamos las emisiones observadas en los resultados obtenidos con la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo, para tiempos de recombinación superiores a un ciclo del campo incidente. Además, presentamos el primer análisis macroscópico del proceso de HHG en grafeno. Consideramos la influencia de la distribución de intensidad espacial del campo incidente en la emisión total de armónicos. El resultado concluye que existe un determinado anillo en la lámina de grafeno en torno al eje de propagación, cuyas emisiones gobiernan las emisiones totales del proceso. Finalmente, basándonos en estudios previos sobre el comportamiento anisótropo de la lámina de grafeno, hemos desarrollado una técnica para caracterizar grafeno policristalino mediante espectroscopia de armónicos de orden alto.