Специалисты Московского университета разработали инновационный квантово-механический метод аналитического расчета нелинейной восприимчивости атомарного газа произвольного порядка. В качестве основы для разработки был использован непертурбативный теоретический подход, позволяющий рассчитывать реакцию отдельного атома на воздействие мощных лазерных импульсов, а также разработан оригинальный способ определения совокупного отклика среды.
В журнале появились результаты исследования, которое проводилось при поддержке Российского научного фонда (проект № 24-22-00188 Optics Letters.
Под действием лазерного излучения в среде формируется вектор поляризации, величина которого нелинейно связана с интенсивностью света. Это приводит к возникновению ряда нелинейно-оптических эффектов, таких как генерация гармоник и суперконтинуума, филаментационное распространение излучения в веществе и другие. Для адекватного и результативного описания этих явлений требуется знание тензоров нелинейной восприимчивости среды, которые обычно используются для анализа индуцированного вектора поляризации. Конкретные значения этих тензоров, как правило, определяются экспериментально путем сопоставления результатов измерений с теоретическими расчетами или вычисляются на основе упрощенных моделей, нуждающихся в определении параметров вещества.
«Определение значения поля в заданной точке среды достигается посредством расчета, основанного на суммировании векторов поляризации, генерируемых каждым атомом. Этот метод суммирования не представляет собой сложную задачу и сопоставим по уровню сложности с олимпиадными заданиями для школьников », — поясняет ассистент кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем физического факультета МГУ Кирилл Львов.
Удобный анализ обеспечивается благодаря полученным аналитическим формулам для расчета нелинейной восприимчивости 2-го, 3-го, 4-го, 5-го и более высоких порядков.
«Анализ значений нелинейных восприимчивостей разных порядков позволяет установить границы интенсивности лазерного излучения, при которых стандартное разложение нелинейной поляризации среды в ряд по электрическому полю теряет корректность. Также, этот метод позволяет изучать различные каналы генерации излучения на заданных длинах волн. Кроме того, разработанный подход предоставляет возможность определить параметры многокомпонентных сред с выраженными нелинейными свойствами, что открывает перспективы для генерации когерентного излучения в разнообразных спектральных диапазонах с высокой эффективностью », — отметил профессор кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем физического факультета МГУ Сергей Стремоухов.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ