Одновременная генерация N когерентных импульсов с различной площадью при самодифракции в парах 87Rb

Багаев С.Н., Мехов И.Б., Чехонин И.А., Чехонин М.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. Одновременная генерация N когерентных импульсов с различной площадью при самодифракции в парах ⁸⁷Rb // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 5. С. 41–49. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-41-49

Bagaev S.N., Mekhov I.B., Chekhonin I.A., and Chekhonin M.A. Simultaneous generation of n coherent pulses of various areas under the self-diffraction in ⁸⁷Rb vapours [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 5. P. 41–49. http:doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-05-41-49

Ссылка на англоязычную версию:

Sergey N. Bagaev, Igor B. Mekhov, Igor A. Chekhonin, and Mikhail A. Chekhonin, "All-optical shaping of a three-dimensional self-induced transparency soliton in ⁸⁷Rb vapors," Journal of Optical Technology. 90(5), 227-230 (2023)

Аннотация:

Предмет исследования. Процесс самодифракции резонансного импульса в плотной протяженной резонансной среде, приводящий к угловой развертке выходящего излучения и последовательному излучению большой серии из N импульсов с переменной площадью в диапазоне (–3p … 0 … 3p). Импульсы излучаются из малой области фокусировки (0,1–1 мм) импульса накачки в плотной протяженной резонансной среде. Длина волны импульсов соответствует резонансному переходу D₂ ⁸⁷Rb (длина волны 780,24 нм). Цель работы. Исследование нелинейного эффекта самодифракции лазерного импульса с цилиндрическим волновым фронтом в протяженной резонансной среде паров рубидия с целью разработки новых устройств резонансной радиофотоники с помощью лазерных методов обработки сигналов в диапазоне сверхвысокочастотного спектра. Метод. В каустике сфокусированного пучка лазерного импульса накачки с цилиндрическим волновым фронтом создается поперечный пространственный профиль напряженности электрического поля специальной формы f(x). Импульс накачки должен иметь сходящийся (например цилиндрический) волновой фронт. Для создания произвольного профиля f(x) могут быть применены разработанные авторами компьютерные синтезированные голограммы. Основные результаты. Исследован эффект самодифракции импульса накачки, сопровождающийся процессом излучения серии из N когерентных резонансных импульсов с различной площадью в диапазоне (–3p … 0 … 3p) из короткой области фокусировки (0,1–1 мм) резонансного лазерного импульса накачки. При самодифракции импульса накачки число излучаемых импульсов с различной площадью достигало 16. Наблюдалось распределение импульсов серии по углу дифракции в диапазоне углов от –5° до +4°, под определенными углами — нелинейная генерация 0p-импульсов. Показано, что описанный способ нелинейной генерации 0p-импульсов на короткой длине взаимодействия света и резонансной среды предложен впервые. Практическая значимость. Полученные результаты исследования эффекта самодифракции резонансного импульса с поперечным пространственным профилем f(x) послужат основой для разработки прототипов устройств в задачах обработки и управления оптическими сигналами с использованием лазерных диодов малой мощности.

Ключевые слова:

самодифракция, площадь импульса, радиофотоника, компьютерная синтезированная голограмма

Коды OCIS: 230.1150, 050.1970, 090.2890

Список источников:

1. Sarantos C.H., Heebner J.E. Solid-state ultrafast all-optical streak camera enabling high-dynamic-range picosecond recording // Opt. Lett. 2010. V. 35. № 9. P. 1389–1391. https:doi.org/10.1364/OL.35.001389

2. Arkhipov R.M., Arkhipov M.V., Egorov V.S., et al. The new ultra high-speed all-optical coherent streak-camera // J. Phys.: Conf. Ser. 2015. V. 643. P. 012029. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/643/1/012029

3. 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

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

5. Carvalho A.J.A., Moreira R.S.N., Ferraz J., et al. Enhanced absorption of weak ultrashort light pulses by a narrowband atomic medium // Phys. Rev. A. 2020. V. 101. P. 053426. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.101.053426

6. Dudovich N., Oron D., Silberberg Y. Coherent transient enhancement of optically induced resonant transitions // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. P. 123004. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.123004

7. Dudovich N., Dayan B., Gallagher Faeder S.M., et al. Transform-limited pulses are not optimal for resonant multiphoton transitions // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. P. 47. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.47

8. Lozovoy V.V., Dantus M. Systematic control of nonlinear optical processes using optimally shaped femtosecond pulses (review) // Chem. Phys. Chem. 2005. V. 6. P. 1970–2000. https:doi.org/10.1002/cphc.200400342

9. 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

10. Bagayev S.N., Arkhipov R.M., Arkhipov M.V., et al. Polariton condensation, superradiance and difference combination parametric resonance in mode-locked laser // J. Phys.: Conf. Ser. 2017. V. 917. P. 062028 (1–6). https:doi.org/10.1088/1742-6596/917/6/062028

11. Crisp M.D. Distortionless propagation of light through an optical medium // Phys. Rev. Lett. 1969. V. 22. № 16. P. 820–823. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.22.820

12. Crisp M.D. Propagation of small-area pulses of coherent light through a resonant medium // Phys. Rev. A. 1970. V. 1. № 6. P. 1604–1611. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.1.1604

13. Rothenberg J.E., Grischkowsky D., Balant A.C. Observation of the formation of the 0p pulse // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 53. № 6. P. 552–555. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.53.552

14. Costanzo L.S., Coelho A.S., Pellegrino D., et al. Zero-area single-photon pulses // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 116. P. 023602. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.023602

15. Specht H., Bochmann J., Mücke M., et al. Phase shaping of single-photon wave packets // Nature Photon. 2009. V. 3. P. 469–472. https:doi.org/10.1038/nphoton.2009.115

16. Monmayrant A., Weber S., Chatel B. A newcomer’s guide to ultrashort pulse shaping and characterization // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2010. V. 43. P. 103001. http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/43/10/103001

17. Silberberg A. Quantum coherent control for nonlinear spectroscopy and microscopy (review) // Annu. Rev. Phys. Chem. 2009. V. 60. P. 277–292. https:doi.org/10.1146/annurev.physchem.040808.090427