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

Багаев С.Н., Мехов И.Б., Чехонин М.А., Чехонин И.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

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. 3–9. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-03-09 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. 3–9. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-03-09

Ссылка на англоязычную версию:

Sergey N. Bagaev, Igor B. Mekhov, Igor A. Chekhonin, and Mikhail A. Chekhonin, "Simultaneous generation of N coherent pulses of various areas under self-diffraction in ⁸⁷Rb vapors," Journal of Optical Technology. 90(5), 249-253 (2023)

Аннотация:

Предмет исследования. Трехмерные солитоны теории самоиндуцированной прозрачности лазерных импульсов со сходящимся цилиндрическим волновым фронтом и различными поперечными пространственными профилями поля импульса в пара€х ⁸⁷Rb (резонансный переход D₂, длина волны 780,24 нм). Цель работы. Экспериментальное исследование трехмерных солитонов самоиндуцированной прозрачности лазерных импульсов для разработки 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 составляла 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, радиофотоника, резонансная среда, компьютерная синтезированная голограмма

Коды OCIS: 060.5530, 050.1590, 060.5625

Список источников:

1. Аллен Л., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. М.: Мир, 1978. 222 с.

2. Slusher H.E., Gibbs H.M. Self-induced transparency in atomic rubidium // Phys. Rev. A. 1972. V. 5. № 4. P. 1634–1659. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.5.1634

3. Slusher H.E., Gibbs H.M. Self-induced transparency in atomic rubidium (ERRATA) // Phys. Rev. A. 1972. V. 6. № 3. P. 1255–1257. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.6.1255.3

4. Большов Л.А., Лиханский В.В. Влияние расстройки резонанса на неустойчивость когерентных импульсов света в поглощающих средах // ЖЭТФ. 1978. Т. 75. № 6(12). С. 2047–2053.

5. Егоров В.С., Реутова Н.М. Об особенностях когерентного распространения импульса сверхизлучения через оптически плотную резонансно-поглощающую среду // Опт. и спектр. 1989. Т. 66. № 6. С. 1231–1234.

6. Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. К теории самоиндуцированной прозрачности в сфокусированном световом пучке // Письма в ЖЭТФ. 1991. Т. 54. № 5. С. 266–269. http://www.jetpletters.ac.ru/ps/212/article_3542

7. Egorov V.S., Fradkin E.E., Kozlov V.V., et al. Supertransparency of a resonantly absorbing medium for short pulses with a nonplane wave front // Laser Phys. 1992. V. 2. P. 973.

8. Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. Распространение трехмерного оптического солитона в резонансной газовой среде // ЖЭТФ. 1993. Т. 103. № 6. С. 1902-1913.

9. Kozlov V.V., Fradkin E.E. Distortion of self-induced-transparency solitons as a result of self-phase modulation in ion-doped fibers // Opt. Lett. 1995. V. 20. № 21. P. 2165–2167. https:doi.org/10.1364/OL.20.002165

10. Козлов В.В., Фрадкин Э.Е., Егоров B.C. и др. Эффект сверхпрозрачности // ЖЭТФ. 1996. Т. 110. № 5(11). С. 1688–1702.

11. Blaauboer M., Malomed B.A., Kurizki G. Spatiotemporally localized multidimensional solitons in self-induced transparency media // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 9. P. 1906–1909. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.1906

12. Gibbs H.M., Bolger B., Mattar F.P., et al. Coherent on-resonance self-focusing of optical pulses in absorbers // Phys. Rev. Lett. 1976. V. 37. № 26. P. 1743. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.37.1743

13. Маттар Ф.П., Форстер Г., Тошек П.Э. Когерентная резонансная самофокусировка световых импульсов // Квант. электрон. 1978. Т. 5. № 8. С. 1819–1824.

14. Архипов Р.М., Архипов М.В., Егоров В.С. и др. Излучение резонансной среды, возбуждаемое лазерным излучением с периодической фазовой модуляцией в режиме сильной связи поля и вещества // Опт. и спектр. 2019. Т. 127. № 6. С. 967–974. http://dx.doi.org/10.21883/OS.2019.12.48694.180-19

16. Bagayev S.N., Averchenko V.A., Chekhonin I.A., et al. Experimental new ultra-high-speed all-optical coherent streak-camera // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1695. P. 012129 (1–6). http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1695/1/012129