Гармоники, эллиптичность и газовые среды
Физики МГУ совместно с учеными НИЦ «Курчатовский институт» и учеными из Университета Сорбонны, Высшей национальной школы передовых технологий (ENSTA ParisTech) и Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (CEA) благодаря использованию непертурбативного подхода, учитывающего все нелинейности взаимодействия атома с лазерным полем, теоретически обосновали генерацию когерентного ультрафиолетового излучения в ортогонально поляризованном двухчастотном лазерном поле. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics.
«Главный результат работы заключается в том, что мы впервые в мире теоретически обосновали наблюдаемый экспериментально эффект генерации эллиптически поляризованных гармоник высокого порядка при взаимодействии атомарных газовых сред с двухчастотным ортогонально поляризованным лазерным полем. Дело в том, что в рамках традиционного подхода при такой конфигурации лазерного поля (когда поляризации составляющих его компонент находятся под прямым углом друг другу) генерируемые гармоники должны быть линейно поляризованными», — рассказывает доцент кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем физического факультета МГУ Сергей Стремоухов.
Благодаря используемому непертурбативному подходу, который учитывает все нелинейности взаимодействия атома с полем, удалось показать, что при определенных значениях параметров задачи, которые были достигнуты в эксперименте, генерируемое когерентное излучение обладает эллиптичностью, причем, благодаря интегральному учету эффектов распространения, удалось получить количественное согласование эксперимента и теории. Помимо совпадения результатов численных расчетов с экспериментальными данными, было также предложено теоретическое объяснение полученному эффекту, на основании которого можно предложить ряд способов по контролю состояния поляризации генерируемого излучения.
В работе использовался уникальный непертурбативный теоретический подход, который развивается на физическом факультете МГУ. Силами московской части (доцент С.Ю. Стремоухов и профессор А.В. Андреев) русско-французской команды соавторов были проведены теоретические и численные исследования описываемого явления, получено теоретическое обоснование.
«В настоящее время генерация эллиптически поляризованного когерентного излучения в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра с помощью table-top источников является бурно развивающейся областью. В 2014-2015 гг. предложено 3 способа генерации такого излучения (один способ представлен расширенным коллективом соавторов данной работы) и его применения для исследования эффектов в твердых телах. Полученная теоретическая интерпретация позволит развивать методы управления состоянием поляризации генерируемого излучения», — говорит Сергей Стремоухов.