КОМПРЕССИЯ ПРЕДЕЛЬНО-КОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ СВЕТА И ГЕНЕРАЦИЯ ОДНОПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ ЗА СЧЕТ КОГЕРЕНТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РЕЗОНАНСНОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ СРЕДОЙ

В работе теоретически рассматривается возможность компрессии предельно-коротких биполярных импульсов и их трансформация в однополярные импульсы при когерентном взаимодействии с резонансно-поглощающей средой. Показано, что компрессия длительности одноциклового импульса возникает в случае, когда каждая полуволна начинает вести себя как самостоятельный однополярный солитон. При определенных условиях эти солитоны начинают притягиваться друг к другу, что приводит к появлению одноциклового импульса меньшей длительности. В проведенных расчетах получено сокращение длительности от 3 до 5 раз. Практическое отсутствие потерь света в таком случае позволяет создать пассивную многокаскадную систему из трех резонансных поглотителей, которая даст 125-кратное сокращение длительности импульса. Генерация однополярных импульсов происходит при встречном распространении двух мощных предельно коротких биполярных импульсов в плотной резонансной среде. В этом случае, как показывают численные расчеты, при взаимном воздействии движущихся навстречу солитонов часть их разрушается, а часть – нет. Из среды выходит мощный короткий однополярный импульс и малоинтенсивный биполярный оптический звон. 

1. Ramasesha K., Leone S.R, Neumark D.M. Real-time probing of electron dynamics using attosecond time-resolved spectroscopy // Annual Review of Physical Chemistry. V. 67. P. 41–63. doi: 10.1146/annurev-physchem-040215-112025
2. Peng L.Y., Jiang W.C., Geng J.W., Xiong W.H., Gong Q. Tracing and controlling electronic dynamics in atoms and molecules by attosecond pulses // Physics Reports. 2015. V. 575. P. 1–71. doi: 10.1016/j.physrep.2015.02.002
3. Gallmann L., Cirelli C., Keller U. Attosecond science: recent highlights and future trends // Annual Review of Physical Chemistry. 2012. V. 63. P. 447–469. doi: 10.1146/annurev-physchem-032511-143702
4. Стрелков В.В., Платоненко В.Т., Стержантов А.Ф., Рябикин М.Ю. Аттосекундные электромагнитные импульсы: генерация, измерение и применение. Генерация высоких гармоник интенсивного лазерного излучения для получения аттосекундных импульсов // УФН. 2016. Т. 186. № 5. С. 449–470. doi: 10.3367/UFNe.2015.12.037670
5. Leblond H., Mihalache D. Models of few optical cycle solitons beyond the slowly varying envelope approximation // Physics Reports. 2013. V. 523. N 2. P. 61–126. doi: 10.1016/j.physrep.2012.10.006
6. Kalosha V. P., Herrmann J. Formation of optical subcycle pulses and full Maxwell-Bloch solitary waves by coherent propagation effects // Physical Review Letters. 1999. V. 83. N 3. P. 544–547.
7. Xie X.-T., Macovei M.A. Single-cycle gap soliton in a subwavelength structure // Physical Review Letters. 2010. V. 104. N 7. Art. 073902. doi: 10.1103/PhysRevLett.104.073902
8. Song X., Yang W., Zeng Z., Li R., Xu Z. Unipolar half-cycle pulse generation in asymmetrical media with a periodic subwavelength structure // Physical Review A. 2010. V. 82. N 5. Art. 053821. doi: 10.1103/PhysRevA.82.053821

9. Kozlov V.V., Rosanov N.N. Wabnitz S. Obtaining single-cycle pulses from a mode-locked laser // Physical Review A. 2011. V. 84. Art. 053810. doi: 10.1103/PhysRevA.84.053810
10. Kozlov V.V., Rosanov N.N. Single-cycle-pulse passively-mode-locked laser with inhomogeneously broadened active medium // Physical Review A. 2013. V. 87. N 4. Art. 043836. doi:  10.1103/PhysRevA.87.043836
11. Высотина Н.В., Розанов Н.Н., Семенов В.Е. Предельно короткие импульсы усиленной самоиндуцированной прозрачности // Письма в ЖЭТФ. 2006. T. 83. № 7. С. 337–340. doi:10.1134/S0021364006070046
12. Розанов Н.Н., Семенов В.Е., Высотина Н.В. Предельно короткие диссипативные солитоны в активных нелинейных световодах // Квантовая электроника. 2008. T. 38. № 2. C. 137–143. doi: 10.1070/QE2008v038n02ABEH013568
13. Высотина Н.В., Розанов Н.Н., Семенов В.Е. Предельно короткие импульсы усиленной самоиндуцированной прозрачности // Оптика и спектроскопия. 2009. T. 106. № 5. С. 793–797.
14. Розанов Н.Н. Диссипативные оптические солитоны. От микро- к нано и атто-. М.: Физматлит, 2011. 536 с.
15. Allen L., Eberly J.H. Optical Resonance and Two-Level Atoms. NY: Wiley, 1975.
16. McCall S.L., Hahn E.L. Self-induced transparency // Physical Review. 1969. V. 183. N 2. P. 457–485. doi: 10.1103/PhysRev.183.457
17. Беленов Э.М., Крюков П.Г., Назаркин А.В., Прокопович И.П. Динамика распространения мощных фемтосекундных импульсов в комбинационно-активных средах // ЖЭТФ. 1994. Т. 105. №1. С. 28–42.
18. Kozlov V.V., Rosanov N.N., Angelis C.D., Wabnitz S. Generation of unipolar pulses from nonunipolar optical pulses in a nonlinear medium // Physical Review A. 2011. V. 84. N 2. Art. 023818. doi: 10.1103/PhysRevA.84.023818
19. Архипов Р.М. Особенности излучения комбинационно-активной среды, возбуждаемой со сверхсветовой скоростью // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. №5. С. 802–806. doi: 10.1134/S0030400X16050039
20. Arkhipov R.M., Arkhipov M.V., Belov P.A., Tolmachev Y.A., Babushkin I. Generation of unipolar optical pulses in a Raman-active medium // Laser Physics Letters. 2016. V. 13. N 4. Art. 046001. doi: 10.1088/1612-2011/13/4/046001
21. Reimann K. Table-top sources of ultrashort THz pulses // Reports on Progress in Physics. 2007. V. 70. N 10. P. 1597–1632. doi: 10.1088/0034-4885/70/10/R02
22. Wetzels A., Gjrtler A., Noordam L.D, Robicheaux F., Dinu C., Muller H.G., Vrakking M.J.J., van der Zande W.J. Rydberg state ionization by half-cycle-pulse excitation: strong kicks create slow electrons // Physical Review Letters. 2002. V. 89. N 27. Art. 273003.
23. Macomber J.D. The Dynamics of Spectroscopic Transitions. Wiley, 1976.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License