Нелинейно-оптический отклик атома в полях околоатомной напряженности и многочастотных лазерных полях, страница 4

Рис. 6 нагляднодемонстрирует это. На нем представлены терагерцовая область спектра, вычисленная при µ01 = 0.1, µ02 = 0.0316, t02 − t01 = 0, τ1 = 120 фс, τ2 = 85 фси различных углах между поляризациями θ = 0 (а) и θ = π/2 (б). ТГц об15ласть спектра в случае ортогональной геометрии падающего пучка (θ = π/2)имеет многогорбую структуру, а в случае коллинеарной геометрии (θ = 0) она более пологая.a)-48x10-47x10-46x10b)-41,1x10-410-59x10-58x10-57x10-56x10-45x10-44x10-55x10-4-5A/A01A/A013x10-42x104x10-53x10-52x10-410012345u, THz6789010123456789u, THzРис.6 ТГц область спектра отклика атома, полученная в случае коллинеарнойгеометрии падающих пучков (θ = 0)(а) и в случае ортогональной геометрии (θ = π/2)(b).На рис.7 представлена зависимостьсигнала на частоте 1 ТГц от временной задержки между импульсами двухцветного поля, вычисленная при следующих параметрах лазерного поля:µ01 = 0.1, µ02 = 0.0316, τ1 = 120 фс,τ2 = 85 фс.

Кривая с квадратикамисоответствует коллинеарной поляризации компонент поля, кривая с кружками - ортогональной. Видно, что приотсутствии временной задержки между Рис.7 Зависимость сигнала фотоэмисимпульсами (или малой задержки) ве- сионного спектра на частоте 1ТГц отличина сигнала в случае коллинеарной временной задержки между импульсами,геометрии больше, чем в случае орто- вычисленная для случая коллинеарнойгональной. Разница в амплитудах сиг- геометрии падающего поля (квадратики)нала спадает при увеличении времен- и в случае ортогональной геометрииной задержки между импульсами.

Раз- (кружки).личия между коллинеарной и ортогональными схемами лазерного импульса в области малых задержек можноинтерпретировать тем, что в случае коллинеарной поляризации нелинейностьпроцесса выше, поскольку в этом случае существуют моменты, когда напряженности полей конструктивно складываются, увеличивая нелинейность процесса взаимодействия.-35,0x10-3-33,0x10A1THz/A14,0x10-32,0x10-31,0x10-200-1000100t1602- t01, fs200300a)b)0,0450,160,0400,140,0350,120,0300,10ATHz/A1ATHz/A10,0250,080,060,0200,0150,040,0100,020,0050,000,0000,00p/40,25p/20,503p/40,75p1,000,00p/40,250,50p/23p/40,75p1,00qqРис.8 Зависимость выхода терагерцового излучения от угла между поляризациямикомпонент двухцветного поля, рассчитанная при µ01 = µ02 = 0.1, τ1 = τ2 = 4.25 фс иt02 − t01 = 0 (a), t02 − t01 = 13.32 фс (b).Также в главе представлены результаты исследования выхода ТГц излучения в случае коротких импульсов µ01 = µ02 = 0.1, τ1 = τ2 = 4.25 фс,выполненного при вариации угла между поляризациями в диапазоне [0, π]в двух случаях: когда временная задержка между импульсами равна нулюt02 − t01 = 0 (см.

рис.8 (a)) и при ненулевой задержке между компонентамиполя t02 − t01 = 13.32 фс (см. рис.8 (b)). Видно, что в обоих случаях выходтерагерцового излучения - существенно немонотонная функция угла междуполяризациями компонент двухцветного поля. При нулевой задержке междуимпульсами небольшое изменение угла между поляризациями в окрестности углов θ = π/4 и θ = 3π/4 может привести к значительному изменениюэффективности выхода излучения в указанном частотном диапазоне. Приненулевой задержке между импульсами немонотонный характер зависимости наблюдается в области θ ≈ π/2.

Величина ТГц сигнала в случае полнойвременной синхронизации импульсов (t02 − t01 = 0) больше, чем при наличиивременной задержки между импульсами (t02 − t01 = 13.32 фс).В Заключении представлены основные результаты работы.Основные результатыРезультаты диссертационной работы можно сформулировать следующимобразом:• На основании анализа матричных элементов ионизационного переходаисследованы правила отбора по орбитальному квантовому числу длясистемы «атом+поле».

Показано, что в околоатомных полях правилаотбора отличны от традиционно используемых (дипольных).• С помощью решения системы дифференциальных уравнений для ам17плитуд населенностей уровней прослежена модификация угловых спектров вылета фотоэлектронов при возрастании интенсивности лазерногополя от существенно субатомных величин до околоатомных значенийнапряженности. Показано, что в околоатомных лазерных полях низкоэнергетичные фотоэлектроны демонстрируют «многолепестковое» распределение, почти симметричное относительно мгновенного направления электрического поля, что наиболее непосредственным образом иллюстрирует отличие правил отбора системы «атом+поле» от традиционных дипольных.

В отклике высокоэнергетичных электронов появляется ярко выраженная асимметрия вылета электронов в область θ = 0◦и θ = 180◦ . Интервал волновых векторов, для которых нарушаютсядипольные правила отбора, растет при увеличении напряженности падающей электромагнитной волны.• Зависимость вероятности ионизации атома от напряженности лазерного поля демонстрирует ряд качественных особенностей в области околоатомных лазерных полей.

Монотонный рост ее сменяется стабилизацией ионизации и, в некоторых случаях, падением вероятности ионизациипри возрастании амплитуды лазерного поля. При дальнейшем увеличении амплитуды поля возникает режим ускоренной ионизации атома,который сменяется стабилизацией, а затем снова ускоренной ионизацией и т.д. Количество смен режимов ионизации атома зависит как отпараметров лазерного поля (длительности импульса и несущей частоты), так и от энергетической структуры атома.

Дальнейшее увеличение интенсивности лазерного поля приводит к насыщению зависимостивероятности ионизации за счет полной однократной ионизации атома.Такое поведение вероятности ионизации возникает за счет движениянаселенности по дискретным уровням атома и нелинейной зависимостискоростей ионизации и рекомбинации атома от напряженности поля лазерного импульса.• Частота отсечки нелинейно зависит от интенсивности лазерного поля,имеет характерное насыщение при интенсивностях, соответствующихполной однократной ионизации атома.• Использование неколлинеарно поляризованных полей позволяет предложить новый метод управления спектром генерации нелинейнооптического отклика атома, который представляет интерес с точки зрения управления спектром отклика как в низкочастотной области спектра (ТГц излучение), так и в высокочастотной (ВУФ и рентгеновскоеизлучение).18• Впервые теоретически обоснована возможность генерации ТГц излучения в доионизационном режиме взаимодействия.Результаты диссертации опубликованы в 30 научных работах; из них 10 научных статьей, в том числе 8 статей - в рецензируемых журналах из спискаВАК России:Статьи в научных журналах1.

Andreev A. V., Shoutova O. A., Stremoukhov S. Yu. Ionization of a singlehydrogen-like atom by laser pulses of near-atomic strength // Laser Physics.2007. V. 17. № 4. p. 496-507.2. Andreev A. V., Stremoukhov S. Yu., Shoutova O. A. Atom inelectromagnetic field of near-atomic strength // Journal of Russian LaserResearch. 2008. V. 29. № 3. p. 203-218.3. Андреев А.

В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Правила отбора дляодничного атома в поле электромагнитной волны околоатомной напряженности // Теоретическая физика. 2008. т. 9. с. 36-53.4. Andreev A. V., Stremoukhov S. Yu., Shoutova O.A. Theory of multilevelatom ionization // AIP Conference Proceedings. 2010. V. 1228, p. 92-111.5. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Вероятность ионизации многоуровневого атома фемтосекундным лазерным импульсом //Ученые Записки КГУ.

Сер. Физ.-матем. Науки. 2010 т. 152. № 2. с. 10-19.6. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Ионизация многоуровневого атома ультракороткими лазерными импульсами // ЖЭТФ.2010. т. 138. № 6. с. 1060-1075.7. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Нелинейно-оптическийотклик атома в поле фемтосекундных лазерных импульсов околоатомной напряженности // Письма в ЖЭТФ.

2011. т. 93. № 8. с. 522-533.8. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. О возможности поляризационного управления спектром нелинейно оптического откликаатома // Физическое образование в ВУЗах. 2011. т. 17. № 1. с. 96-101.9. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Отклик атома, взаимодействующего с произвольно поляризованным электромагнитнымполем // Известия вузов. Радиофизика. 2011.

т. 54. № 2. с. 139-158.10. Андреев А. В., Стремоухов С. Ю., Шутова О. А. Поляризационноеуправление спектром нелинейно оптического отклика атома // Электронный журнал "Исследовано в России". 2011. т. 14. с. 321-358.19Конференции с публикациями тезисов докладов1. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006», 12-15 апреля (2006), Москва, Россия.2. V Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики», 16-20 октября (2006), Санкт-Петербург, Россия.3. 15th International Laser Physics Workshop, 24-28 июля (2006), Лозанна,Швейцария.4. Научная сессия МИФИ-2007, 22-26 января (2007), Москва, Россия.5. International Conference on Coherent and Nonlinear Optics-2007, 28 мая-1июня (2007), Минск, Белоруссия.6. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007», 11-14 апреля (2007), Москва, Россия.7. XLIII всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии, 21-25 апреля (2007), Москва, Россия.8.