Учёные из Московского университета разработали новый квантово-механический способ анализа нелинейной восприимчивости любого порядка атомарного газа. Для этого они использовали уникальный, непертурбативный теоретический подход для расчета реакции одиночного атома на интенсивное воздействие лазерных полей и оригинальный метод расчёта общего отклика среды.
Исследование, получившее поддержку Российского научного фонда (проект № 24-22-00188), опубликовано в журнале. Optics Letters.
Лазерное излучение порождает вектор поляризации, нелинейно зависящий от интенсивности света. Это приводит к ряду нелинейно-оптических эффектов: генерации гармоник и суперконтинуума, филаментационному распространению света в веществе и др. Для описания этих явлений требуется знание тензоров нелинейной восприимчивости среды, позволяющих анализировать индуцированный вектор поляризации. Обычно конкретные значения тензоров определяются экспериментально или расчетно с помощью простых моделей, требующих определения параметров вещества.
«Главный расчет строится на умном суммировании векторов поляризации, получаемых от каждого атома. Это дает возможность определить значение поля в заданной точке среды. Суммирование такое же простое, как задача на олимпиаде по математике. – Говорит сотрудник кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем физического факультета МГУ. Кирилл Львов.
Полученные аналитические формулы для расчета нелинейной восприимчивости второго, третьего, четвертого, пятого и более высоких порядков удобно анализировать.
«Сравнивая значения нелинейных восприимчивостей разных порядков, можно установить пределы интенсивности лазерного излучения, при которых стандартное разложение нелинейной поляризации среды по электрическому полю оказывается неточным. Также с помощью этого подхода можно исследовать каналы генерации излучения на определенных длинах волн. Разработанный способ расчета позволяет определить параметры многокомпонентных сред с высокими значениями нелинейностей, что открывает новые возможности для генерации когерентного излучения в разных спектральных диапазонах с высокой эффективностью. — подчеркивает профессор кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем физического факультета МГУ. Сергей Стремоухов.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com