Сверхизлучение импульса остановленной поляризации в тонком слое пятиуровневой среды, возбуждаемой субцикловыми аттосекундными импульсами
Российский научный фонд, 21-72-10028
Архипов Р.М.1,2, Пахомов А.В.1, Архипов М.В.1, Розанов Н.Н.1,2
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: arkhipovrostislav@gmail.com, antpakhom@gmail.com, m.arkhipov@spbu.ru, nnrosanov@mail.ru
Поступила в редакцию: 27 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 27 ноября 2022 г.
Принята к печати: 12 декабря 2022 г.
Выставление онлайн: 26 января 2023 г.
При возбуждении оптически тонкого слоя резонансной среды парой сверхкоротких электромагнитных импульсов c определенной задержкой между ними в среде формируется импульс поляризации в виде полуволны (импульс отстановленной поляризации). Он возникает, когда первый импульс возбуждения создает колебания поляризации среды на частоте резонансного перехода, а второй возбуждающий импульс останавливает их. Такой импульс поляризации может являться источником сверхизлучения - коллективного спонтанного излучения, как оптически тонкой, так и протяженной среды. Ранее особенности такого сверхизлучения изучались, когда среда моделировалась в двух- или трехуровневом приближении, или использовалась модель нелинейного классического гармонического осциллятора. Однако при возбуждении резонансной среды сверхкоротким импульсом с широким спектром происходит возбуждение многих энергетических уровней среды, и малоуровневые модели могут в недостаточно полной степени описывать динамику среды в поле таких импульсов. В данной работе теоретически рассматривается сверхизлучение остановленной поляризации в тонком слое пятиуровневой резонансной среды, параметры которой такие же, как в атоме водорода, с помощью численного решения системы уравнений для амплитуд связанных состояний совместно с волновым уравнением. Среда возбуждается парой полупериодных аттосекундных импульсов. Показано, что в случае многоуровневой среды, при определенных параметрах возбуждающего поля, импульс сверхизлучения вблизи среды также представляет собой одноцикловый импульс, форма которого определяется первой производной по времени от импульса остановленной поляризации, как и в случае, когда для описания отклика среды использовались приближенные малоуровневые и классические модели. Ключевые слова: сверхизлучение, аттосекундные импульсы, импульс остановленной поляризации, униполярные импульсы, субцикловые импульсы.
- F. Krausz, M. Ivanov. Rev. Mod. Phys., 81, 163 (2009)
- G. Mourou. Rev. Mod. Phys., 91, 030501 (2019)
- J.A. Fulop, S. Tzortzakis, T. Kampfrath. Advanced Optical Materials, 8, 1900681 (2020)
- J. Biegert, F. Calegari, N. Dudovich, F. Quere, M. Vrakking. J. Phys. B, 54, 070201 (2021)
- K. Midorikawa. Nat. Photon., 16, 267 (2022)
- Е.А. Хазанов. Квант. электрон., 52, 208 (2022). [E.A. Khazanov. Quant. Electron., 52, 208 (2022)]
- F. Calegari, G. Sansone, S. Stagira, C. Vozzi, M. Nisoli. J. Phys. B, 49, 062001 (2016)
- K. Ramasesha, S.R. Leone, D.M. Neumark. Annu. Rev. Phys. Chem., 67, 41 (2016)
- T. Witting, M. Osolodkov, F. Schell, F. Morales, S. Patchkovskii, P. v Suv snjar, F.H.M. Cavalcante, C.S. Menoni, C.P. Schulz, F.J. Furch, M.J.J. Vrakking. Optica, 9, 145-151 (2022)
- R.E.F. Silva, J. Alvaro. Phys. Rev. A, 106, 053103 (2022)
- H. Yong, S. Sun, B. Gu, S. Mukamel. J. American Chemical Soc., (2022)
- P. Peng, Y. Mi, M. Lytova, M. Britton, X. Ding, A.Yu. Naumov, P.B. Corkum, D.M. Villeneuve. Nature Photon., 16, 45 (2022)]
- M.T. Hassan, T.T. Luu, A. Moulet, O. Raskazovskaya, P. Zhokhov, M. Garg, N. Karpowicz, A.M. Zheltikov, V. Pervak, F. Krausz, E. Goulielmakis. Nature (London, U.K.), 530, 66 (2016)
- D. Hui, H. Alqattan, S. Yamada, V. Pervak, K. Yabana, M.T. Hassan. Nat. Photon., 16, 33 (2022)
- M. Kretschmar, A. Hadjipittas, B. Major, J. Tummler, I. Will, T. Nagy, M.J.J. Vrakking, A. Emmanouilidou, B. Schutte. Optica, 9, 639 (2022)
- J.P. Kennedy, B. Dromey, M. Yeung. New J. Physics, 24(11), 113004 (2022)
- Y. Shou, R. Hu, Z. Gong, J. Yu, J.-e. Chen, G. Mourou, X. Yan, W. Ma. New J. Physics, 23, 053003 (2021)
- H.-C. Wu, J. Meyer-ter Vehn. Nature Photon., 6, 304 (2012)
- J. Xu, B. Shen, X. Zhang, Y. Shi, L. Ji, L. Zhang, T. Xu, W. Wang, X. Zhao, Z. Xu. Sci. Rep., 8, 2669 (2018)
- Р.М. Архипов, М.В. Архипов, Н.Н. Розанов. Квант. электрон., 50, 801 (2020). [R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, N.N. Rosanov. Quant. Electron., 50, 801 (2020)]
- Р.М. Архипов, М.В. Архипов, А.В. Пахомов, П.А. Образцов, Н.Н. Розанов. Письма в ЖЭТФ, 116(1), 10 (2023). [R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, A.V. Pakhomov, P.A. Obraztsov, N.N. Rosanov, JETP Lett., 116(1), 1 (2023)]
- R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, P.A. Belov, Y.A. Tolmachev, I. Babushkin. Laser Physics Lett., 13, 046001 (2016)
- A.V. Pakhomov, R.M. Arkhipov, I.V. Babushkin, M.V. Arkhipov, Yu.A. Tolmachev, N.N. Rosanov. Phys. Rev. A, 95, 013804 (2017)
- A.V. Pakhomov, R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, A. Demircan, U. Morgner, N.N. Rosanov. Sci. Rep., 9, 7444 (2019)
- R.M. Arkhipov, A.V. Pakhomov, M.V. Arkhipov, A. Demircan, U. Morgner, N.N. Rosanov, I. Babushkin. Phys. Rev. A, 101, 043838 (2020)
- Р.М. Архипов, М.В. Архипов, И. Бабушкин, А.В. Пахомов, Н.Н. Розанов. Опт. и спектр., 128, 541 (2020). [R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, I. Babushkin, A.V. Pakhomov, N.N. Rosanov. Opt. Spectrosc., 128, 529 (2020)]
- Р.М. Архипов, М.В. Архипов, И. Бабушкин, А.В. Пахомов, Н.Н. Розанов. Опт. и спектр., 128, 1723 (2020). [R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, I. Babushkin, A.V. Pakhomov, N.N. Rosanov. Opt. Spectrosc., 128, 1857 (2020)]
- Р.М. Архипов, Н.Н. Розанов. Опт. и спектр., 129, 319 (2021). [R.M. Arkhipov, N.N. Rosanov. Opt. Spectrosc., 129, 289 (2021)]
- Р.М. Архипов, М.В. Архипов, А.В. Пахомов, М.О. Жукова, А.Н. Цыпкин, Н.Н. Розанов. Письма в ЖЭТФ, 113, 237 (2021). [A.V. Pakhomov, M.O. Zhukova, A.N. Tcypkin, N.N. Rosanov. JETP Lett., 113(4), 242 (2021)]
- R.H. Dicke. Phys. Rev., 93, 99 (1954)
- В.В. Кочаровский, В.В. Железняков, Е.Р. Кочаровская, В.В. Кочаровский. УФН, 187, 367 (2017). [V.V. Kocharovsky, V.V. Zheleznyakov, E.R. Kocharovskaya, V.V. Kocharovsky. Phys. Usp., 60, 345 (2017)]
- А.В. Андреев, В.И. Емельянов, Ю.А. Ильинский. Кооперативные явления в оптике: Сверхизлучение. Бистабильность. Фазовые переходы (Наука, М., 1988). [A.V. Andreev, V.I. Emel'yanov, Yu.A. Il'inskii. Collective Effects in Optics: Superradiance and Phase Transitions (Institute of Physics Publishing, Bristol, 1993])
- M.G. Benedict, A.M. Ermolaev, V.A. Malyshev, I.V. Sokolov, E.D. Trifonov. Super-radiance Multiatomic Coherent Emission (CRC Press, 1996)
- W. Zhang, E.R. Brown, A. Mingardi, R.P. Mirin, N. Jahed, D. Saeedkia. Applied Sciences, 9(15), 3014 (2019)
- H.H. Jen. Collective Light Emission (IOP Publishing, 2020)
- J. Han, J. Kim, S. Oh, G. Son, J. Ha, K. An. Scientific Reports, 11, 11256 (2021)
- В.Л. Гинзбург. УФН, 140, 687 (1983). [V.L. Ginzburg. Sov. Phys. Usp., 26, 713 (1983)]
- А.В. Пахомов, М.В. Архипов, Н.Н. Розанов, Р.М. Архипов. Письма в ЖЭТФ, 116(3), 151 (2022). [A.V. Pakhomov, M.V. Arkhipov, N.N. Rosanov, R.M. Arkhipov. JETP Lett., 116, 149 (2022)]
- A. Pakhomov, M. Arkhipov, N. Rosanov, R. Arkhipov. Phys. Rev. A, 106 (5), 053506 (2022)
- С.Э. Фриш. Оптические спектры атомов (Государственное издательство физико-математической литературы, М.-Л., 1963)
- Н.Н. Розанов. Опт. и спектр., 127, 960 (2019). [N.N. Rosanov. Opt. Spectrosc., 127, 1050 (2019)]
- А. Ярив. Квантовая электроника (Сов. Радио, М., 1980). [A. Yariv. Quantum electronics (Wiley, 1989)]
- M.V. Arkhipov, R.M. Arkhipov, A.V. Pakhomov, I.V. Babushkin, A. Demircan, U. Morgner, N.N. Rosanov. Opt. Lett., 42(11), 2189 (2017).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.