动力学轴子绝缘体的多光子谱学

Weyl半金属和三维拓扑绝缘体中存在的反常磁电输运可紧凑地理解为背景轴子场的表现，而该轴子场本身由微观能带结构决定。在关联效应存在时，一个额外的轴子准粒子可能作为平均背景场之上的集体激发而涌现。此类模式与非线性的电场和磁场耦合，产生动力学磁电响应。然而，由于其固有的非线性动力学，对该集体轴子模式的明确辨识具有挑战性。在此，我们提出一种全光学方案，利用泵浦-探测装置来验证和表征三维绝缘体系统中轴子场的瞬态动力学。特别地，我们表明非线性Raman过程诱导了依赖于入射电磁场几何形状的轴子场动力学振荡。这些振荡体现在材料的极化和磁化中，因此可随后利用时间分辨Kerr旋转谱学进行测量。我们的结果开辟了使用多光子和量子对谱学来识别量子物质新关联相的途径。