О Расщеплении Субциклового Импульса При Когерентном Распространении В Резонансной Среде

Abstract

Поступила в редакцию 13.01.2018 г.В работе теоретически изучается динамика распространения униполярного, субциклового импульса большой элекрической площади (интеграл от величины электрического поля по времени) при когерентном распространении в нелинейной двухуровневой резонансной среде. Показана возможность расщепления импульса на отдельные составляющие, каждый из которых ведет себя подобно импульсу самоиндуцированной прозрачности. Данное явление аналогично хорошо известному явлению расщепления 4π-и 6π-импульса на пары 2π-импульсов самоиндуцированной прозрачности, которое имеет место в случае распространения длинных импульсов, когда применимо понятие площади импульса, и выполняется теорема площадей. DOI: 10.21883/OS.2018.05.45954.9-18 Введение В настоящее время стали доступны предельно-короткие импульсы (ПКИ) с длительностью порядка пе-риода колебаний световой волны в различных спектраль-ных диапазонах, см. обзоры [1][2][3]. Изучение взаимодей-ствия таких импульсов с веществом открыло уникальные возможности в нелинейной оптике. Так, стало возможно управлять динамикой волновых пакетов в веществе и наноструктурах [4][5][6][7], ускорять заряженные частицы [8], изучать динамику солитонов в нелинейных средах и генерировать излучение в широком спектральном интервале (генерация суперконтинуума) [9-12] и т. д.Когерентное взаимодействие ПКИ с резонансной сре-дой возникает,когда длительность ПКИ намного меньше времен релаксации поляризации и разности заселен-ностей T 1 в резонансной среде [13][14][15][16], и при этом возможно явление самоиндуцированной прозрачности (СИП). Такой 2π-импульс СИП распространяется в резонансной среде без потерь. Использование СИП открывает новые возможности в генерации ПКИ им-пульсов аттосекундной длительности в резонансных сре-дах [17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28], возможность наведения в среде решеток инверсии и сверхбыстрого управления ими с помо-щью последовательности ПКИ, не перекрывающихся в среде [29][30][31][32][33].Основным понятием, широко применяемым при опи-сании когерентных резонансных взаимодействий корот-ких импульсов с веществом, является понятие площади импульса(d 12 -дипольный момент перехода, ε(t) -медлен-ная огибающая импульса) [13][14][15][16]. Эволюция площади импульса при когерентном распространении длинных импульсов в резонансных средах подчиняется теоре-ме площадей Мак-Колла и Хана [13][14][15][16]. Однако, как показывают исследования, когда длительность импуль-са сравнима с периодом колебания световой волны, возможны отклонения от теоремы площадей, и по-нятие площади импульса (1) становится не примени-мым [17][18][19][20][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. В особенности понятие площади импульса не при-менимо в случае так называемых униполярных им-пульсов, электрическое поле в которых не меняет знак в течение длительности импульса. В таких им-пульсах отсутствует несущая частота, и понятие оги-бающей теряет смысл. Возможность получения та-ких импульсов привлекает внимание в связи с од-нонаправленным воздействием на заряженные части-цы, что мо...

Экстремальная И Топологическая Нелинейная Оптика Открытых Систем

“…Последний пример иллюстрируют результаты моделирования распространения исходного биполярного фемтосекундного лазерного импульса в среде с резонансным нелинейным усилением и поглощением излучения [43]. В свою очередь, униполярный импульс с большой электрической площадью может распадаться в резонансной нелинейной среде на субимпульсы с меньшей площадью [44]. В [45] предложен также простой метод генерации субциклового импульса при отражении одиночного одноциклового импульса от тонкого слоя металла или диэлектрика.…”