Формирование экстремально коротких импульсов резонансного излучения посредством адиабатической модуляции параметров среды электромагнитным полем

• Автор: Половинкин, Владимир Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 227 с. : ил.

Формирование экстремально коротких импульсов резонансного излучения посредством адиабатической модуляции параметров среды электромагнитным полем
Содержание
Введение
Глава 1. Взаимодействие оптического излучения с двухуровневой средой с адиабатически изменяющимися во времени и пространстве частотой и шириной
спектральной линии квантового перехода
1.1. Постановка задачи
1.2. Аналитическое упрощение задачи о распространении излучения в среде с изменяющейся частотой и шириной спектральной линии квантового перехода
1.2.1. Разделение динамики атомной когерентности, вызванной низкочастотными
и высокочастотным излучением
1.2.2. Замена времени
1.3. Отклик двухуровневых атомов
с гармонически изменяющимися во времени частотой и шириной спектральной линии квантового перехода на монохроматическое излучение
1.3.1. Атомная когерентность,
возбуждаемая монохроматическим излучением
1.3.2. Переизлучённое атомами поле,
роль отклика атомов на заданное излучение
и распространения излучения в протяжённой среде
для формирования импульсов
1.3.3. Нерезонансный отклик атомов с гармонически изменяющимися во времени частотой и шириной спектральной линии квантового перехода
1.4. Формирование импульсов из квазирезонансного излучения
в анизотропной двухуровневой среде
1.4.1. Аналитическое решение
1.4.2. Результаты численной оптимизации
формирования импульсов в анизотропной среде

1.4.3. Оценка возможности экспериментального формирования импульсов в кристалле Бу2+: СаР2
1.5. Формирование импульсов из квазирезонансного излучения в спектрально-неоднородной двухуровневой среде.
Компрессия сформированных импульсов
1.5.1. Аналитическое решение
1.5.2. Результаты численной оптимизации формирования импульсов в среде с гауссовским
профилем спектральной линии поглощения
1.5.3. Компрессия сформированных импульсов
1.5.4. Оценка возможности экспериментального формирования импульсов в атомарном водороде
1.6. Основные результаты и выводы
1.6.1. Основные р езультаты §1
1.6.2. Основные результаты §1
1.6.3. Основные результаты §
1.6.4. Основные результаты §1
1.6.5. Основные результаты §1
Глава 2. Формирование фемто- и аттосекундных импульсов из резонансного излучения благодаря сдвигу энергетических уровней водородоподобных атомов в низкочастотном поле
2.1 Вывод уравнений для элементов матрицы плотности с изменяющимися частотами квантовых переходов и скоростями релаксации из уравнения Шрёдингера
2.2. Распространение излучения в трёхуровневой среде с гармонически изменяющимися частотами
квантовых переходов. Общие уравнения
2.2.1. Анализ роли эффекта Штарка
и ионизации из возбуждённых состояний в низкочастотном поле во взаимодействии
квазирезонансного излучения со средой
2.2.2. Уравнения, описывающие распространение квазирезонансного излучения в трёхуровневой среде
с гармонически изменяющимися частотами переходов
2.3. Формирование импульсов из квазирезонансного излучения. Способы экспериментальной реализации
2.3.1. Результаты численной оптимизации
2.3.2. Возможности экспериментального формирования ультракоротких импульсов
в среде водородоподобных атомов

2.4. Отклик трёхуровневых атомов
с гармонически изменяющимися частотами переходов
на заданное монохроматическое излучение
2.5. Основные результаты и выводы
2.5.1. Основные результаты §2
2.5.2. Основные результаты §2
2.5.3. Основные результаты §2
2.5.4. Основные результаты §2
Глава 3. Формирование экстремально коротких фемто- и аттосекундных импульсов из резонансного излучения благодаря туннельной ионизации из возбуждённых состояний водородоподобных атомов в низкочастотном поле
3.1. Формирование импульсов из резонансного излучения в среде с ангармонически изменяющимися частотами
и ширинами спектральных линий квантовых переходов
3.2. Отклик двухуровневых атомов с изменяющейся по ступенчатому закону шириной линии перехода
на заданное монохроматическое излучение
3.3. Взаимодействие импульсного падающего резонансного и низкочастотного излучения
со средой водородоподобных атомов
3.4. Основные результаты и выводы
3.4.1. Основные результаты §3
3.4.2. Основные результаты §3
3.4.3. Основные результаты §3
Заключение
Список работ, содержащих основные материалы диссертации
Литература

В отсутствие ионизации, Ч'(г) = 0, значение разности населённостей атомных энергетических уровней определяется решением уравнения
а& + = 1[Ръ _ р Ъ2Х), (1,29)
где 7] - 1/(и,21 + тг12) - время релаксации разности населённостей. Также как и система (1.28), уравнение (1.29) полностью аналогично уравнению, описывающему эволюцию разности населённостей в стационарной двухуровневой среде, взаимодействующей с резонансным электромагнитным излучением.
Ионизация из возбуждённого состояния |2), Г2(г,1) ф 0, приводит к изменению уравнений, определяющих значение разности населённостей атомных состояний:
пп ~ Р\ ~~Ргг’
• ~ = -пРи + ЩхРгг (1-30)
ОТ 2 п
дРп _ (2) /у ч дРи
д( (0Д / м)Рп д(
Уравнения (1.30) существенно отличаются от уравнений стационарной двухуровневой среды.
1.2.2. Замена времени
В данном пункте уравнения, аналогичные (1.25)-(1.30) выводятся путём замены (в общем случае комплексной) времени, после которой частота перехода и скорость релаксации атомной когерентности не зависят от времени и пространства. Этот способ сведения исходной задачи к задаче о распространении эффективного излучения в среде с неизменными параметрами используется в работах [139, 140] и в § 1.4 настоящей главы. Чтобы при замене переменных учесть все слагаемые одного порядка малости, в качестве исходных используются уравнения не для медленно меняющихся амплитуд, а для быстро осциллирующих высокочастотного излучения и атомной когерентности (1.6), (1.7), (1.9):
'д2Е Ед2Е_Алд2Р дг2 с2 дГ2 с2 ОТ2
<Р = Ыр2рп+К.С„ (1.31)
~ + 0'®2, (1 - 2/Уи )+ Ги (* - 21Уи ))Рп = ~ппА1хЕ,
ОТ Тг