ОБРАЗЕЦ ТИТУЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

Авторы могут скачать Образец титульной страницы

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-05-00-00

УДК 621.373:535

Полностью оптическое формирование свойств трехмерного солитона самоиндуцированной прозрачности в парах ⁸⁷Rb

Сергей Николаевич Багаев¹, Игорь Борисович Мехов², Игорь Анатольевич Чехонин^3*, Михаил Анатольевич Чехонин⁴

¹Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия

^{2, 3, 4}Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

¹bagayev@laser.nsc.ru https://orcid.org/0000-0003-4470-2779

²mekhov@yahoo.com https://orcid.org/0000-0001-9699-8335

³chekhonin@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-6862-6737

⁴chekhonin@bk.ru https://orcid.org/0000-0001-6862-9267

Корреспондирующий автор: Игорь Анатольевич Чехонин, chekhonin@mail.ru, +7(111) 111-11-11

Аннотация

Предмет исследования. Трехмерные солитоны теории самоиндуцированной прозрачности лазерных импульсов со сходящимся цилиндрическим волновым фронтом и различными поперечными пространственными профилями поля импульса в парáх ⁸⁷Rb. Цель работы. Экспериментальное исследование трехмерных солитонов самоиндуцированной прозрачности лазерных импульсов и разработка прототипов новых устройств резонансной радиофотоники с помощью лазерных методов обработки сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне спектра. Метод. В каустике сфокусированного пучка лазерного импульса накачки с цилиндрическим волновым фронтом создается поперечный пространственный профиль напряженности электрического поля специальной формы. Для создания произвольного профиля могут быть применены разработанные нами компьютерные синтезированные голограммы. Основные результаты. Исследованы свойства трехмерного солитона самоиндуцированной прозрачности при различной частоте расстройки поля входного импульса по отношению к атомному резонансу. Максимальная мощность импульса лазера составила 8,5 мВт, длительность импульса ‒ 4–5 нс. Разрешение системы регистрации по времени – 27 пс. Показано, что полностью оптическое управление несущей частотой входного импульса определяет свойства выходного импульса – сжатие длительности импульса (генерация строб-импульса), задержку солитона по времени, смещение во времени несущей частоты солитона. Практическая значимость. Полученные в работе результаты исследования свойств трехмерных солитонов самоиндуцированной прозрачности послужат основой для разработки прототипов устройств для обработки оптических сигналов с использованием лазерных диодов малой мощности.

Ключевые слова: самоиндуцированная прозрачность, солитон, резонансная среда, компьютерная синтезированная голограмма

Благодарность: работа поддержана Российским научным фондом, проект № 17–19–01097.

Ссылка для цитирования: Багаев С.Н., Мехов И.Б., Чехонин И.А., Чехонин М.А. Полностью оптическое формирование свойств трехмерного солитона самоиндуцированной прозрачности в парах ⁸⁷Rb // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 5. С. 00‒00. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-00-00

Коды OCIS: 060.5530, 050.1590, 060.5625

All-optical shaping of a 3D self-induced transparency soliton in ⁸⁷Rb vapours

Sergey N. Bagaev¹, Igor B. Mekhov², Igor A. Chekhonin^3*, Mikhail A. Chekhonin⁴

¹Institute of Laser Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia

^{2, 3, 4}St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia

¹bagayev@laser.nsc.ru https://orcid.org/0000-0003-4470-2779

²mekhov@yahoo.com https://orcid.org/0000-0001-9699-8335

³chekhonin@mail.ru https://orcid.org/0000-0001-6862-6737

⁴chekhonin@bk.ru https://orcid.org/0000-0001-6862-9267

Abstract

Subject of study. Three-dimensional solitons of the theory of self-induced transparency of laser pulses with a converging cylindrical wave front and different transverse spatial profiles of the pulse field in ⁸⁷Rb vapor. Aim of study. Experimental study of three-dimensional solitons of the theory of self-induced transparency of laser pulses and development of prototypes of new devices for resonant quantum microwave photonics using laser signal processing methods in the microwave region of the spectrum. Method. In the caustic of a focused beam of a laser pump pulse with a cylindrical wave front, a transverse spatial profile of the electric field strength of a special shape is created. The computer generated holograms developed by us can be used to create an arbitrary profile. Main results. The properties of a three-dimensional self-induced transparency soliton are studied for various detuning frequencies of the input pulse field with respect to atomic resonance. The maximum laser pulse power was 8.5 mW; the pulse duration was 4–5 ns. The time resolution of the recording system is 27 ps. It is shown that the all-optical control of the carrier frequency of the input pulse determines the properties of the output pulse – compression of the pulse duration (generation of a strobe pulse), the value of the soliton delay in time, the time shift of the carrier frequency of the soliton. Practical significance. The results obtained in the study of the properties of three-dimensional self-induced transparency solitons will serve as the basis for the development of prototypes of signal processing devices using low-power laser diodes.

Keywords: self-induced transparency, soliton, resonant medium, computer generated hologram

Acknowledgment: this work was supported by the Russian Science Foundation, project № 17–19–01097.

For citation: Bagaev S.N., Mekhov I.B., Chekhonin I.A., Chekhonin M.A. All-optical shaping of a 3D self-induced transparency soliton in ⁸⁷Rb vapours [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 5. P. 00–00. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-00-00

OCIS codes: 060.5530, 050.1590, 060.5625