Сверхизлучение импульса остановленной поляризации в тонком слое пятиуровневой среды, возбуждаемой субцикловыми аттосекундными импульсами

Аннотация

При возбуждении оптически тонкого слоя резонансной среды парой сверхкоротких электромагнитных импульсов c определенной задержкой между ними в среде формируется импульс поляризации в виде полуволны (импульс отстановленной поляризации). Он возникает, когда первый импульс возбуждения создает колебания поляризации среды на частоте резонансного перехода, а второй возбуждающий импульс останавливает их. Такой импульс поляризации может являться источником сверхизлучения - коллективного спонтанного излучения, как оптически тонкой, так и протяженной среды. Ранее особенности такого сверхизлучения изучались, когда среда моделировалась в двух- или трехуровневом приближении, или использовалась модель нелинейного классического гармонического осциллятора. Однако при возбуждении резонансной среды сверхкоротким импульсом с широким спектром происходит возбуждение многих энергетических уровней среды, и малоуровневые модели могут в недостаточно полной степени описывать динамику среды в поле таких импульсов. В данной работе теоретически рассматривается сверхизлучение остановленной поляризации в тонком слое пятиуровневой резонансной среды, параметры которой таие же, как в атоме водорода, с помощью численного решения системы уравнений для амплитуд связанных состояний совместно с волновым уравнением. Среда возбуждается парой полупериодных аттосекундных импульсов. Показано, что в случае многоуровневой среды, при определенных параметрах возбуждающего поля, импульс сверхизлучения вблизи среды также представляет собой одноцикловый импульс, форма которого определяется первой производной по времени от импульса остановленной поляризации, как и в случае, когда для описания отклика среды использовались приближенные малоуровневые и классические модели.