Особенности распространения ультракоротких лазерных импульсов и их воздействие на простые квантовые системы

• Автор: Михайлов, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1 Современное состояние физики ультракоротких импульсов

1.1 Генерация ультракоротких импульсов

1.2 Распространение ультракоротких импульсов

1.3 Взаимодействие ультракоротких импульсов с атомами

1.4 Выводы
2 Применение метода Кирхгофа-Зоммерфельда к дифракции и фокусировке на квадратной и круглой диафрагмах

2.1 Метод Кирхгофа-Зоммерфельда

2.2 Прохождение импульса через квадратное отверстие

2.3 Прохождение импульса через круглое отверстие

2.4 Бсзаберрационная фокусировка импульса

2.5 Функция Грина в задаче нестационарной дифракции плоской волны

2.6 Выводы

3 Распространение ультракороткого импульса лазерного излучения в волноводе прямоугольного сечения
3.1 Волновые уравнения
3.2 Векторы Герца
3.3 Распространение электромагнитной волны в прямоугольном волноводе с идеально проводящими стенками
3.4 Выводы
4 Взаимодействие ультракоротких лазерных импульсов с простыми квантовыми системами
4.1 Фотоотрыв электронов полем ультракороткого лазерного
импульса
4.2 Линейное рассеяние
4.3 Полуклассическое описание генерации высоких частот при
надпороговой ионизации атомов
4.4 Квантовое описание генерации высоких частот при надпороговой ионизации атомов
4.5 Спонтанный переход в квазиэнергетических состояниях
4.6 Выводы
Заключение
Библиографический список

Актуальность темы.
В настоящее время все большее число новых экспериментальных результатов в области лазерной физики получают на основе использования сфокусированных в пространстве и сжатых во времени импульсов. Соответствующий раздел оформился в самостоятельное направление оптики фемто- и аттосекундных лазерных импульсов [1, 2].
В то же время оценки показывают, что ряд типов лазеров приближается по своим параметрам к физическому пределу по энергии, снимаемой в одном импульсе. Естественный резерв для дальнейшего увеличения пиковой интенсивности лазерных импульсов состоит не только в пространственной фокусировке, но одновременно и в предельной временной компрессии импульсов. Различные теоретические модели, описывающие распространение и воздействие таких импульсов на вещество [3, 4, 5, б], а также предлагаемые новые эксперименты по взаимодействию импульсов мощного излучения с электронами [6], включая их ускорение [7, 8, 9], основываются на описании лазерного излучения с помощью гауссовых пучков [10, 11]. Однако длина таких импульсов становится соизмеримой с длиной волны, и теория квазистационарных гауссовых волновых пучков неприменима. Новые экспериментальные возможности делают необходимым развитие адекватной теории дифракции и фокусировки ультракоротких импульсов.

2 у/,Xа + у'2
Решим систему уравнений для определения координат пересечения двух окружностей, одна из которых имеет центр в начале координат системы К' и радиус ]х,2 + у'2, а другая центр в начале координат системы К и радиус А :
х'2 + у
'2 - г2-*2
(ж' - у/х2 + у2)2 + у'2 = А2 Раскрывая скобки и вычитая первое уравнение из второго получаем
т2 — ж2 — 2х'/х2 + у2 + х2 + у2 = А2,
(2.38)
откуда
= I= ±'/т2-22-1'2-
(2.39)
Условиями существования решения является положительность выражения, стоящего под знаком корня в уравнении для у'. Физически ясно, что решение существует, если свет дошел от диафрагмы, в противном случае ф — 0 . Таким образом, имеем

2 агссоэ (х'//х'2 + у'2

х'2 < г2-г2, х'2 > т2
(2.40)
Если точка наблюдения находится на оси диафрагмы, то для любого момента времени, когда свет успевает прийти от диафрагмы, в силу симметрии угол ф, всегда равен 2я . В этом случае
0, т2 - г2 < 0, ф = " 2л
ж'2 > т2-*2, х'2 < т2-ж2.
(2.41)
Учтем, что1 полученное выражение необходимо продифференцировать по г и что дифференциал от единичного скачка является 5 -функцией.