Новости науки
24.04.01. Модифицированный режим самоиндуцированной прозрачности.
В последнее время большое внимание привлекает
исследование нелинейных оптических эффектов, связанных с прохождением света
через в принципе непрозрачную среду. Широкий резонанс получили эксперименты
по остановке света ), связанные с возможностью когерентного управления прохождением
импульса через резонансно поглощающую среду в режиме фотоиндуцированной
прозрачности. Недавно было показано, что под действием управляющего поля
можно добиться схожих результатов (управления скоростью распространения
импульса) и в режиме самоиндуцированной прозрачности.
Явление самоиндуцированной прозрачности известно уже более 30 лет. Данный
эффект заключается в возможности прохождения коротких мощных импульсов
когерентного излучения через оптически непрозрачную (резонансно поглощающую)
среду без потерь энергии. Прохождение импульса через среду в таком режиме
возможно в случае, когда длительность импульса много меньше времен
релаксации в среде (например, в газе). В"игре" задействовано два уровня,
расстояние между которыми равно энергии кванта падающего света. На переднем
фронте импульса происходит поглощение света и атомы из нижнего
энергетического состояния переходят в верхнее. Так как время релаксации
велико по сравнению с длительностью импульса, то задний фронт"застает"
атомы в возбужденном состоянии и энергия перекачивается обратно в
электромагнитное поле за счет процессов вынужденного испускания. Далее
процесс обмена энергией между полем и веществом повторяется. Если амплитуда
и длительность импульса таковы, что атомы оказываются после его прохождения
в исходном, невозбужденном состоянии, то такой импульс проходит через среду
без потери энергии. Подобное условие приводит к тому, что импульс через
некоторое время после вхождения в среду принимает"нужную" форму (либо
поглощается - в зависимости от своих характеристик), которая в дальнейшем не
изменяется - возникает оптический солитон.
Рис.1. Упругое рассеяние двух солитонов.
Ученые из рочестерского университета показали [1], что при введении
дополнительного управляющего поля возможно управление скоростью
распространения такого солитона в широких пределах (групповая скорость может
быть уменьшена почти на восемь порядков по сравнению со скоростью света в
вакууме), как и в случае фотоиндуцированной прозрачности. Также в
присутствии управляющего поля режим самоиндуцированной прозрачности может
быть реализован в гораздо более широком диапазоне условий. Необходимо
подчеркнуть, что при определенном сходстве (управление полем) между двумя
упомянутыми эффектами есть существенные различия: в случае фотоиндуцируемой
прозрачности распространяющийся импульс не является солитоном и на его
длительность не накладывается строгих ограничений. 1. Q-Han Park and Robert W.Boyd. Phys.Rev.Lett. v.86, 2774 (2001).
Е.Онищенко.
|