We studied the high-order harmonic generation (HHG) from 2D solid materials in circularly and bichromatic circularly polarized laser fields numerically by simulating the dynamics of single-active-electron processes in 2D periodic potentials. Contrary to the absence of HHG in the atomic case, circular HHGs below the bandgap with different helicities are produced from intraband transitions in solids with C4 symmetry driven by circularly polarized lasers. Harmonics above the bandgap are elliptically polarized due to the interband transitions. High-order elliptically polarized harmonics can be generated efficiently by both co-rotating and counter-rotating bicircular mid-infrared lasers. The cutoff energy, ellipticity, phase, and intensity of the harmonics can be tuned by the control of the relative phase difference between the 1ω and 2ω fields in bicircularly polarized lasers, which can be utilized as an ultrafast optical tool to image the structure of solids.

1.
F.
Krausz
and
M.
Ivanov
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
163
(
2009
).
2.
L.-Y.
Peng
,
W.-C.
Jiang
,
J.-W.
Geng
,
W.-H.
Xiong
, and
Q.
Gong
,
Phys. Rep.
575
,
1
(
2015
).
3.
4.
S.
Ghimire
,
A. D.
DiChiara
,
E.
Sistrunk
,
P.
Agostini
,
L. F.
DiMauro
, and
D. A.
Reis
,
Nat. Phys.
7
,
138
(
2011
).
5.
K. F.
Lee
,
X.
Ding
,
T. J.
Hammond
,
M. E.
Fermann
,
G.
Vampa
, and
P. B.
Corkum
,
Opt. Lett.
42
,
1113
(
2017
).
6.
U.
Huttner
,
M.
Kira
, and
S. W.
Koch
,
Laser Photonics Rev.
11
,
1700049
(
2017
).
7.
C.
Yu
,
X.
Zhang
,
S.
Jiang
,
X.
Cao
,
G.
Yuan
,
T.
Wu
,
L.
Bai
, and
R.
Lu
,
Phys. Rev. A
94
,
013846
(
2016
).
8.
C.
Liu
,
Y.
Zheng
,
Z.
Zeng
, and
R.
Li
,
Phys. Rev. A
93
,
043806
(
2016
).
9.
L. N.
Li
and
F.
He
,
J. Opt. Soc. Am. B
34
,
52
(
2017
).
10.
O.
Schubert
,
M.
Hohenleutner
,
F.
Langer
,
B.
Urbanek
,
C.
Lange
,
U.
Huttner
,
D.
Golde
,
T.
Meier
,
M.
Kira
,
S. W.
Koch
, and
R.
Huber
,
Nat. Photonics
8
,
119
(
2014
).
11.
G.
Ndabashimiye
,
S.
Ghimire
,
M.
Wu
,
D. A.
Browne
,
K. J.
Schafer
,
M. B.
Gaarde
, and
D. A.
Reis
,
Nature
534
,
520
(
2016
).
12.
Y. S.
You
,
M.
Wu
,
Y.
Yin
,
A.
Chew
,
X.
Ren
,
S.
Gholam-Mirzaei
,
D. A.
Browne
,
M.
Chini
,
Z.
Chang
,
K. J.
Schafer
,
M. B.
Gaarde
, and
S.
Ghimire
,
Opt. Lett.
42
,
1816
(
2017
).
13.
N.
Tancogne-Dejean
,
O. D.
Mücke
,
F. X.
Kärtner
, and
A.
Rubio
,
Nat. Commun.
8
,
745
(
2017
).
14.
Y. S.
You
,
D. A.
Reis
, and
S.
Ghimire
,
Nat. Phys.
13
,
345
(
2017
).
15.
N.
Yoshikawa
,
T.
Tamaya
, and
K.
Tanaka
,
Science
356
,
736
(
2017
).
16.
T.
Tamaya
,
A.
Ishikawa
,
T.
Ogawa
, and
K.
Tanaka
,
Phys. Rev. B
94
,
241107
(
2016
).
17.
N.
Saito
,
P.
Xia
,
F.
Lu
,
T.
Kanai
,
J.
Itatani
, and
N.
Ishii
,
Optica
4
,
1333
(
2017
).
18.
K. A.
Pronin
,
A. D.
Bandrauk
, and
A. A.
Ovchinnikov
,
Phys. Rev. B
50
,
R3473
(
1994
).
19.
K. A.
Pronin
and
A. D.
Bandrauk
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
020602
(
2006
).
20.
Z.
Guan
,
X. X.
Zhou
, and
X. B.
Bian
,
Phys. Rev. A
93
,
033852
(
2016
).
21.
T.-Y.
Du
,
Z.
Guan
,
X.-X.
Zhou
, and
X.-B.
Bian
,
Phys. Rev. A
94
,
023419
(
2016
).
22.
G.
Vampa
,
C. R.
McDonald
,
G.
Orlando
,
P. B.
Corkum
, and
T.
Brabec
,
Phys. Rev. B
91
,
064302
(
2015
).
23.
T.-Y.
Du
,
X. H.
Huang
, and
X. B.
Bian
,
Phys. Rev. A
97
,
013403
(
2018
).
24.
T.-Y.
Du
and
X.-B.
Bian
,
Opt. Express
25
,
151
(
2017
).
25.
G. R.
Jia
,
X. H.
Huang
, and
X. B.
Bian
,
Opt. Express
25
,
23654
(
2017
).
26.
M.
Wu
,
D. A.
Browne
,
K. J.
Schafer
, and
M. B.
Gaarde
,
Phys. Rev. A
94
,
063403
(
2016
).
27.
T.
Ikemachi
,
Y.
Shinohara
,
T.
Sato
,
J.
Yumoto
,
M.
Kuwata-Gonokami
, and
K. L.
Ishikawa
,
Phys. Rev. A
95
,
043416
(
2017
).
28.
G.
Vampa
,
T. J.
Hammond
,
N.
Thiré
,
B. E.
Schmidt
,
F.
Légaré
,
C. R.
McDonald
,
T.
Brabec
, and
P. B.
Corkum
,
Nature
522
,
462
(
2015
).
29.
X.
Liu
,
X.
Zhu
,
P.
Lan
,
X.
Zhang
,
D.
Wang
,
Q.
Zhang
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
95
,
063419
(
2017
).
30.
J. B.
Li
,
X.
Zhang
,
S. J.
Yue
,
H. M.
Wu
,
B. T.
Hu
, and
H. C.
Du
,
Opt. Express
25
,
18603
(
2017
).
31.
G.
Vampa
,
B. G.
Ghamsari
,
S. S.
Mousavi
,
T. J.
Hammond
,
A.
Olivieri
,
E. L.
Skrek
,
A. Y.
Naumov
,
D. M.
Villeneuve
,
A.
Staudte
,
P.
Berini
, and
P. B.
Corkum
,
Nat. Phys.
13
,
659
(
2017
).
32.
J. D.
Cox
,
A.
Marini
, and
F. J. G.
de Abajo
,
Nat. Commun.
8
,
14380
(
2017
).
33.
S.
Han
,
H.
Kim
,
Y. W.
Kim
,
Y.-J.
Kim
,
S.
Kim
,
I.-Y.
Park
, and
S.-W.
Kim
,
Nat. Commun.
7
,
13105
(
2016
).
34.
K. J.
Yuan
and
A. D.
Bandrauk
,
Phys. Rev. A
81
,
063412
(
2010
).
35.
H.
Liu
,
Y.
Li
,
Y. S.
You
,
S.
Ghimire
,
T. F.
Heinz
, and
D. A.
Reis
,
Nat. Phys.
13
,
262
(
2017
).
36.
E. N.
Osika
,
A.
Chacón
,
L.
Ortmann
,
N.
Suárez
,
J. A.
Pérez-Hernández
,
B.
Szafran
,
M. F.
Ciappina
,
F.
Sols
,
A. S.
Landsman
, and
M.
Lewenstein
,
Phys. Rev. X
7
,
021017
(
2017
).
37.
T.
Zuo
and
A. D.
Bandrauk
,
J. Nonlinear Opt. Phys. Mater.
4
,
533
(
1995
).
38.
H.
Eichmann
,
A.
Egbert
,
S.
Nolte
,
C.
Momma
,
B.
Wellegehausen
,
W.
Becker
,
S.
Long
, and
J. K.
McIver
,
Phys. Rev. A
51
,
R3414
(
1995
).
39.
S.
Long
,
W.
Becker
, and
J. K.
McIver
,
Phys. Rev. A
52
,
2262
(
1995
).
40.
D. B.
Milošević
,
W.
Becker
, and
R.
Kopold
,
Phys. Rev. A
61
,
063403
(
2000
).
41.
D. B.
Milošević
and
W.
Becker
,
Phys. Rev. A
62
,
011403
(
2000
).
42.
K. J.
Yuan
and
A. D.
Bandrauk
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
45
,
074001
(
2012
).
43.
F.
Mauger
,
A. D.
Bandrauk
, and
T.
Uzer
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
49
,
10LT01
(
2016
).
44.
O.
Kfir
,
P.
Grychtol
,
E.
Turgut
,
R.
Knut
,
D.
Zusin
,
D.
Popmintchev
,
T.
Popmintchev
,
H.
Nembach
,
J. M.
Shaw
,
A.
Fleischer
,
H.
Kapteyn
,
M.
Murnane
, and
O.
Cohen
,
Nat. Photonics
9
,
99
(
2015
).
45.
D. B.
Milošević
,
Phys. Rev. A
92
,
043827
(
2015
).
46.
D.
Baykusheva
,
M. S.
Ahsan
,
N.
Lin
, and
H. J.
Wörner
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
123001
(
2016
).
47.
X. S.
Zhu
,
X.
Liu
,
Y.
Li
,
M. Y.
Qin
,
Q. B.
Zhang
,
P. F.
Lan
, and
P. X.
Lu
,
Phys. Rev. A
91
,
043418
(
2015
).
48.
D. M.
Reich
and
L. B.
Madsen
,
Phys. Rev. Lett.
117
,
133902
(
2016
).
49.
D. B.
Milošević
,
Opt. Lett.
40
,
2381
(
2015
).
50.
L.
Medišauskas
,
J.
Wragg
,
H.
van der Hart
, and
M. Y.
Ivanov
,
Phys. Rev. Lett.
115
,
153001
(
2015
).
51.
K. J.
Yuan
and
A. D.
Bandrauk
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
023003
(
2013
).
52.
C. L.
Xia
and
X. S.
Liu
,
Phys. Rev. A
87
,
043406
(
2013
).
53.
P. G.
Hawkins
,
M. Y.
Ivanov
, and
V. S.
Yakovlev
,
Phys. Rev. A
91
,
013405
(
2015
).
54.
R. L.
Pavelich
and
F.
Marsiglio
,
Am. J. Phys.
84
,
924
(
2016
).
55.
X. B.
Bian
,
Phys. Rev. A
90
,
033403
(
2014
).
56.
X. Q.
Wang
,
Y.
Xu
,
X. H.
Huang
, and
X. B.
Bian
,
Phys. Rev. A
98
,
023427
(
2018
).
57.
T.-Y.
Du
,
D.
Tang
,
X. H.
Huang
, and
X. B.
Bian
,
Phys. Rev. A
97
,
043413
(
2018
).
58.
M.
Born
and
E.
Wolf
,
Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light
, 7th ed. (
Cambridge University Press
,
Cambridge, UK
,
1999
), Chap. I.
59.
C. L.
Tang
and
H.
Rabin
,
Phys. Rev. B
3
,
4025
(
1971
).
60.
Á.
Jiménez-Galán
,
N.
Zhavoronkov
,
M.
Schloz
,
F.
Morales
, and
M.
Ivanov
,
Opt. Express
25
,
22880
(
2017
).
61.
B.
Zaks
,
R. B.
Liu
, and
M. S.
Sherwin
,
Nature
483
,
580
(
2012
).
62.
M.
Wu
,
Y.
You
,
S.
Ghimire
,
D. A.
Reis
,
D. A.
Browne
,
K. J.
Schafer
, and
M. B.
Gaarde
,
Phys. Rev. A
96
,
063412
(
2017
).
63.
P.
Nagler
,
M. V.
Ballottin
,
A. A.
Mitioglu
,
F.
Mooshammer
,
N.
Paradiso
,
C.
Strunk
,
R.
Huber
,
A.
Chernikov
,
P. C. M.
Christianen
,
C.
Schüller
, and
T.
Korn
,
Nat. Commun.
8
,
1551
(
2017
).
64.
K. J.
Yuan
and
A. D.
Bandrauk
,
Phys. Rev. A
97
,
023408
(
2018
).
65.
X.
Liu
,
X.
Zhu
,
L.
Li
,
Q.
Zhang
,
P.
Lan
, and
P.
Lu
,
Phys. Rev. A
94
,
033410
(
2016
).
You do not currently have access to this content.