Unipolar subcycle pulse-driven nonresonant excitation of quantum systems

A review of results of an investigation of the theory of optical wave packets with extreme properties with respect to a controllable pulse shape or to the complexity of the internal structure of radiation beam pulses is presented. Special attention is paid to the manifestations of dissipative effects of the electromagnetic energy inflow and outflow. Precisely these factors lead to peculiar rules of conservation of purely electromagnetic quantities in dissipative media, in which the electromagnetic energy irreversibly decreases in the case of absorption and increases with gain. These rules impose certain restrictions on the possibility of transformation of the shape of pulses and allow one to qualitative describe their evolution. A higher efficiency of the action of unipolar or quasi-unipolar radiation pulses on classical and quantum microobjects is shown and possible ways of formation of these pulses are discussed. For bulk laser media with saturable absorption, the topological properties of localized radiation structures and their transformations with a smooth change in the parameters of the medium (pump level) are described. The preservation of the topological structure upon changes in parameters within the stability range yields the possibility of their distinguishing when coding information by topological solitons of the considered type.

Section: взаимодействие квазиуниполярных импульсов с микрообъектамиunclassified

Экстремальная И Топологическая Нелинейная Оптика Открытых Систем

Розанов¹,

Архипов²,

Архипов³

et al. 2019

“…Униполярные импульсы могут оказывать однонаправленное воздействие на заряженные частицы. Поэтому интерес к ним связан с возможностью их применения для эффективного контроля динамики волновых пакетов в веществе и ускорения заряженных частиц, см., например, [21,[30][31][32][33]. О генерации униполярных импульсов и их применении см.…”

Section: Introductionunclassified

“…Полуцикловые квазиуниполярные импульсы содержат всплеск поля одной полярности с большой амплитудой и " хвост" противоположной полярности с малой амплитудой [6,15,16,21,30]. Такие высокочастотные полуцикловые рентгеновкие импульсы, по-нашему мнению, также могут быть использованы для когерентного контроля низкочастотных колебаний, лежащих, например, в оптической или ультрафиолетовой области спектра.…”

Section: Introductionunclassified

Генерация Аттосекундного Импульса В Газообразной Среде Атомов Гелия, Возбуждаемого Полуцикловыми Рентгеновскими Импульсами

Архипов¹,

Архипов²,

Babushkin

et al. 2020

В традиционном подходе аттосекундные импульсы получаются с помощью генерации оптичеcких гармоник высокого порядка при возбуждении различных сред фемтосекундным лазерным импульсом, центральная частота которого лежит в инфракрасном диапазоне. В работе теоретически рассматривается альтернативная возможность получения изолированного экстремально ультрафиолетового (XUV) аттосекундного импульса в тонком слое газа атомов гелия, возбуждаемого парой полуцикловых (квазиуниполярных) рентгеновских импульсов. Подход основан на явлении затухания свободной поляризации атомарной среды. Обсуждена связь рассматриваемых процессов с явлением сверхизлучения.Ключевые слова: аттосекундные импульсы, рентгеновские импульсы, униполярные импульсы, атом гелия, сверхизлучение. ВведениеГенерация аттосекундных импульсов (1 as = 10 −18 s) длительностью порядка периода колебаний электромагнитной волны является одной из самых актуальных проблем современной оптики [1][2][3][4]. Аттосекундные импульсы позволяют эффективно управлять движением волновых пакетов электронов в атомах, молекулах и твердых телах [5][6][7]. Такие короткие импульсы света могут быть получены с помощью генерации гармоник высокого порядка (ГГВП) (high order harmonics generation, HHG) при взаимодействии инфракрасного фемтосекундного лазерного импульса с веществом [1][2][3][4][5][6][7]. Для теоретического описания процесса генерации аттосекундных импульсов используется полуклассическая модель ГГВП, известная в литературе как " трехступенчатая модель"( " three-step model") [1][2][3][4]8]. Согласно этой модели, в основе процесса ГГВП лежат три основных этапа (процесса). На этапе 1, называемом ионизацией, электрон туннелирует через потенциальный барьер, созданный атомным потенциалом и лазерным полем. На этапе 2 электрон становится свободным и ускоряется под действием поля лазерного импульса. На последнем этапе 3 электрон рекомбинирует с родительским ионом. Во время этой стадии электрон испускает аттосекунд-ный импульс, спектр которого обычно лежит в экстремальном ультрафиолете (XUV) или рентгеновском диапазоне. Спектр такого сложного движения электрона представляет собой набор эквидистантных гармоник, удаленных друг от друга на величину центральной частоты импульса накачки. Этот спектр имеет почти плоский вид (плато) до некоторого значения частоты, которое называется частотой отсечки (cut off frequency). Когерентное сложение этих гармоник приводит к генерации последовательности аттосекундных импульсов [1][2][3][4]. Однако такие методы обладают низкой эффективностью, а также требуют громоздких и сложных экспериментальных установок. Поэтому поиск альтернативных методов получения предельно коротких импульсов является актуальной проблемой.Впоследствии были предложены различные схемы ГГВГ для получения изолированных аттосекундных импульсов -метод стробирования (gating technique) [9,10], метод с использованием двухчастотного лазерного поля накачки [11], а также при возбуждении атома водорода чирпированным лазерным импульсом [12] и т. д. Удается получить аттосекундные импульсы со стабилизи...

“…Их можно рассматривать как предельный случай уменьшения длительности импульсов -одной из наиболее актуальных проблем современной лазерной физики и техники [5]. Значимость таких импульсов подчеркивает то, что они в отличие от обычных биполярных импульсов оказывают однонаправленное и потому более эффективное воздействие на классические [6] и квантовые [7][8][9][10][11] микрообъекты. Как показано в [12], в волноводах с неодносвязным поперечным сечением возможна транспортировка квазиуниполярных импульсов на значительные расстояния.…”

unclassified

Электрическая Площадь Импульса При Разделении И Слиянии Зарядов В Вакууме

Розанов¹

2020

Analytically determined is the distribution of the electric area of the pulse generated by the charges arising from the ionization of an initially uncharged microobject, which, after recombination caused by the Coulomb attraction of charges, is again uncharged. It is shown that when approaching the points at which the instantaneous velocity of the particles turns to 0, the electric area grows infinitely according to a power law (the "-3/2 rule").