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.

На главную страницу

перейти к началу страницы