Исследование рамановского усиления ультракоротких импульсов света в плазме. Динамика усиления и распространения импульсов в двухкомпонентных средах. Когерентное распространение мощных импульсов света через среду в условиях двухквантового взаимодействия.
При низкой оригинальности работы "Генерация ультракоротких импульсов света в резонансных средах и волоконных световодах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Теория электромагнетизма, обобщенная Максвеллом, в совокупности с квантовой теорией строения атомов и молекул определяет прогресс и наше современное понимание оптики и развитие такого важного практического приложения как лазерная физика [1-4]. Именно квантовая теория атомов и молекул во многом определила успех развития лазерной физики, и именно она используется в качестве основного инструмента при моделировании процессов генерации когерентных импульсов света в поглощающих и усиливающих резонансных средах [5-8]. В соответствии с этой целью были поставлены и решены следующие задачи: · Разработка аналитических и численных методов описания импульсного комбинационного (рамановского) рассеяния в трехуровневой среде с V-конфигурацией уровней. · Разработка аналитических и численных методов описания эффекта суперфлюоресценции (СФ) в трехуровневой среде с V-конфигурацией уровней, накачиваемых сильным когерентным полем на одном из переходов. · Разработка аналитических и численных методов описания взаимодействия пробного импульса с трехуровневой средой V-конфигурации, накачиваемой сильным когерентным лазерным полем.Присутствие в среде небольшой рамановской инверсии не приводит к нарушению формы обоих импульсов: временной масштаб переходного процесса значительно быстрее, чем процесс двухфотонного усиления. Напомним, что любой импульс площадью большей p в резонансной двухуровневой среде после переходного процесса распадается на последовательность 2р-импульсов. В пренебрежении релаксацией каждый из 2р-импульсов распространяется через среду без поглощения и изменения формы. Численный анализ показывает, что импульс накачки, будучи запущенным в среду в виде 2р-импульса, вынуждает пробный импульс принять стационарную колоколообразную форму и при этом оба импульса распространяются с одной и той же групповой скоростью. Как отмечалось выше, если для пары импульсов импульс накачки имеет форму 2р-импульса, то начальный профиль пробного импульса несущественен: пробный импульс произвольного профиля эволюционирует к стационарной самосогласованной форме (2).
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Список литературы
1. Предложена аналитическая и численная модель рамановского усиления ультракоротких импульсов света в среде с V-конфигурацией уровней, накачиваемой фундаментальным солитоном СИП или солитонами высшего порядка на смежном переходе. Показано, что возможна 100 %-ая конверсия энергии солитона накачки в пробный импульс, который асимптотически преобразуется в солитон СИП. Обнаружен эффект «захвата» пробного импульса, выражающийся в том, что пробный импульс захватывается импульсом накачки, так что оба импульса распространяются с одинаковыми групповой скоростями. Продемонстрировано, что двухфотонный эффект Допплера и релаксация фазовой памяти среды делают процесс усиления пороговым: ниже порога происходит поглощение пробного поля, выше порога - его усиление. В условиях двухфотонного резонанса и присутствии однофотонного эффекта Допплера захват импульса сопровождается инициированием эффекта солитонно-индуцированной прозрачности (СОИП). Механизм прозрачности объясняется фазировкой атомных диполей в поле накачки в форме солитона СИП.
2. Разработаны аналитические и численные методы описания эффекта суперфлюоресценции (СФ) в трехуровневой среде с V-конфигурацией уровней, накачиваемых сильным квазимонохроматическим когерентным полем на одном из переходов. Показана возможность генерации ультракоротких импульсов СФ в условиях рамановского усиления. В среднем, то есть после усреднения по периоду Раби осцилляций, процесс характеризуется как СФ без инверсии населенностей.
3. Разработаны аналитические и численные методы описания взаимодействия пробного импульса с трехуровневой средой V-конфигурации, накачиваемой сильным когерентным лазерным импульсом. Обнаружен двухфотонный эффект СИП. Развита модель лазера с активной синхронизацией мод с трехуровневым когерентным усилителем. Отличительной особенностью такого лазера является генерация импульсов, характеризующихся спектром шире линии усиления двухуровневого перехода. Продемонстрированы режимы генерации без инверсии, с инверсией и рамановской генерации.
4. Разработаны аналитические и численные методы описания взаимодействия короткого импульса излучения одновременно с двухуровневыми когерентными поглотителем и усилителем. Создана модель солитонного лазера на основе эффекта СИП. Исследована устойчивость солитонного режима генерации и переходная динамика к стационарному солитонному режиму, стартуя из затравочного импульса малой амплитуды. Солитонный режим характеризуется генерацией импульсов шире линии усиления.
5. Разработаны аналитические методы описания твердотельного лазера с когерентным неоднородноуширенным поглотителем. Создана модель твердотельного солитонного лазера на основе эффекта СИП и исследована устойчивость солитонного режима генерации. Продемонстрирована неустойчивость солитонов СИП по отношению к фазовой самомодуляции, наведенной эффектом Керра в волоконных световодах. Обнаружено, что выше определенного порога кубичной нелинейности, образование уединенных волн невозможно. Также продемонстрирована неустойчивость внутрирезонаторных солитонов СИП по отношению к возникновению непрерывного режима генерации за счет выжигания спектральных провалов в неоднородно-уширенном контуре поглощения.
Основное содержание диссертации изложено в следующих статьях
1. Kozlov V. V., Fradkin E". E. Distortion of self-induced-transparency solitons as a result of self-phase modulation in ion-doped fibers//Optics Letters. - 1995. - Vol. 20, № 21. - Pp. 2165-2167.
2. Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. Влияние далекой линии поглощения на условия распространения солитона самоиндуцированной прозрачности// Известия вузов «Прикладная нелинейная динамика». - 1995. - т. 3, вып. 6.--- С. 112-119.
3. Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. Механизм формирования импульсов самоиндуцированной прозрачности в присутствии Керровской нелинейности//ЖЭТФ. - 1996. - т. 82. - С. 46-59.
4. Kozlov V. V. Self-induced transparency soliton laser via coherent modelocking//Physical Review A - 1997. - Vol. 56. - Pp. 1607-1612.
5. Kozlov V. V. Transformation of self-induced transparency soliton into nonlinear Schroedinger soliton in doped fibers and semiconductor waveguides//Journal of Optical Society of America B. - 1997. - Vol. 14. - Pp. 1765-1767.
6. Kozlov V. V., Fradkin E. E. Coherent effects in ultrashort pulse propagation through an optically thick three-level medium//Письма ЖЭТФ. - 1998. - т. 68, № 5. - C. 359-363.
7. Денисова Н. В., Егоров В. С., Козлов В. В., Сердобинцев П. Ю., Фрадкин Э. Е. Просветление оптически плотной трехуровневой среды для слабого импульса при распространении 2 р-импульса на смежном переходе (V-схема)//ЖЭТФ.--- 1998.--- т. 113,
o 1.--- C. 71-88.
8. Kozlov V.V., Polynkin P.G., Scully M.O. Resonant Raman amplification of ultrashort pulses in a V-type medium//Physical Review A. - 1999. - Vol. 59. - Pp. 3060-3070.
9. Козлов, В.В. Self-induced transparency soliton laser//Письма ЖЭТФ. - 1999. - т. 69, вып. 12. - С. 856-861.
10. Фрадкин Э.Е., Козлов, В.В., Воронов М.В. Индуцированная прозрачность при нестационарном комбинационном рассеянии//Квантовая электроника. - 1999. - т. 28, вып. 3. - С. 239-244.
11. Kozlov V. V., Kocharovskaya O., Scully M. O. Effective two-level Maxwell-Bloch formalism and coherent pulse propagation in a driven three-level medium//Physical Review A. - 1999. - Vol. 59, № 5. - Pp. 3986-3997.
12. Kozlov V., Kocharovskaya O., Rostovtsev Yu., Scully M. Superfluorescence without inversion in coherently driven three-level systems//Physical Review A. - 1999. - Vol. 60. - Pp. 1598-1609.
13. Kozlov V.V., Eberly J.H. Ultrashort pulses in phaseonium: the interplay between SIT and EIT//Optics Communications. - 2000. - Vol. 179. - Pp. 85-96.
15. Eberly J.H., Kozlov V.V. Propagation of double resonance and dark area//Acta Physica Polonica A. - 2002. - Vol. 101, № 3. - Pp. 459-462.
16. Eberly J.H., Kozlov V.V. Wave equation for dark coherence in three-level media//Physical Review Letters. - 2002. - Vol. 88, № 24. - P. 243604.
17. Eberly J.H., Kozlov V.V. Propagation of short pulses in a coherently prepared Lambda medium//Laser Physics. - 2002. - Vol. 12, № 8. - Pp. 1188-1190.
18. Kozlov V.V., Scully M.O. Modelocking in coherently driven laser systems//Journal of Modern Optics. - 2002. - Vol. 49, № 3-4. - Pp. 431-438.
19. Kozlov V.V., Wallentowitz S., Raghavan S. Ultrahigh reflection from a medium with ultraslow group velocity// Physics Letters A - 2002.- Vol. 296, , № 4-5 - Pp. 210-213.
20. Kozlov V.V., Rostovtsev Yu. and Scully M. O. Inducing quantum coherence via decays and incoherent pumping with application to population trapping, lasing without inversion and quenching of spontaneous emission//Physical Review A - 2006. - Vol. 74, № 6 - 063829, 10 pages.
22. Merkel W., Mack H., Freyberger M., Kozlov V.V., Schleich W.P., Shore B.W. Coherent transport of single atoms in optical lattices//Physical Review A - 2007. - Vol. 75, № 3 -, 033420, 14 pages.
Цитированная литература.
1. Ханин Я.И. Основы динамики лазеров. - М.: Физматлит, 1999.
2. Yariv A. Quantum electronics. 3rd ed. - New York: Wiley, 1989.
3. Herrman J., Wilhelmi B. Lasers for ultrashort light pulses.--- Berlin: Akademie, 1987.
11. Большов Л.А., Елкин Н.Н., Лиханский В.В., Персианцев М.И. К теории когерентного преобразования частоты ультракоротких импульсов света в резонансных средах//ЖЭТФ -1988. - т. 94, вып. 10. - С. 101-109.
12. Dicke R.H. Coherence in Spontaneous Radiation Processes//Phys. Rev. - 1954. - Vol. 93, № 1. - Pp. 99-110.
13. MACGILLIVRAY J.C., Feld M.S. Theory of superradiance in an extended optically thick medium//Phys. Rev. A. - 1976. - Vol. 14, № 3. Pp. 1169-1189.
14. Раутиан С.Г., Черноброд Б.М. Кооперативный эффект в комбинационном рассеянии света//ЖЭТФ. - 1977. - т. 72, № 4. - С. 1342-1348.
16. Андреев А.В., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Кооперативные явления в оптике. - М.: Наука, 1988.
17. Габитов И.П., Захаров В.Е., Михайлов А.В. Нелинейная теория суперфлюоресценции//ЖЭТФ - 1984. - т. 86. - С. 1204-1216.
18. Кочаровская О.А., Ханин Я.И. Когерентное усиление ультракороткого импульса в трехуровневой среде без инверсии населенностей//Письма ЖЭТФ. - 1988. - т. 48, вып.11.- С. 581-584.
20. MCCALL S.L., Hahn E.L. Self-induced transparency by pulsed coherent light//PRL - 1967. - Vol. 18. - Pp. 908-911.
21. Аллен Л., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. - М.: Мир, 1978.
22. Nakazawa M., Suzuki K., Kubota H., Kimura Y. Self-Q-Switching and mode locking in a 1.53-mm fiber ring laser with saturable absorption in erbium-doped fiber at 4.2 K//Optics Letters. - 1993. - Vol. 18, № 8. - Pp. 613-615.
Размещено на .ur
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
