COHERENT PROPAGATION OF HALF-CYCLE LIGHT PULSE IN A THREE-LEVEL MEDIUM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on the numerical solution of Maxwell-Bloch equations, we study the dynamics of coherent propagation of unipolar, half-cycle, attosecond light pulse in a three-level resonantly absorbing medium. A comparison with the propagation of such pulse in a two-level medium is performed. It is shown that the pulse, which behaves like a 4π-pulse in a two-level medium, in a three-level medium behaves like a 6π-pulse and splits into three sub-pulses propagating at different velocities in the medium. The investigated phenomenon allows for a more detailed understanding of the still insufficiently studied dynamics of coherent propagation of half-cycle pulses in a resonant medium.

About the authors

R. M. Arkhipov

Saint Petersburg State University; Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arkhipovrostislav@gmail.com
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg; 194021, Saint Petersburg

A. V. Pakhomov

Saint Petersburg State University

Email: arkhipovrostislav@gmail.com
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg

M. V. Arkhipov

Saint Petersburg State University; Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: arkhipovrostislav@gmail.com
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg; 194021, Saint Petersburg

N. N. Rozanov

Saint Petersburg State University; Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: arkhipovrostislav@gmail.com
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg; 194021, Saint Petersburg

References

  1. Дж. Джексон, Классическая электродинамика, Мир, Москва (1965) [J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley, Hoboken, New York (1997)].
  2. Е. Г. Бессонов, ЖЭТФ 80, 852 (1981) [E.G. Bessonov, Sov.Phys. JETP 53, 433 (1981)].
  3. Н.Н. Розанов, Опт. и спектр. 107, 761 (2009) [N.N.Rosanov, Opt. Spectr. 107, 721 (2009)].
  4. Р.М. Архипов, М. В. Архипов, Н.Н. Розанов, КЭ 50, 801 (2020) [R.M. Arkhipov, M.V. Arkhipov, and N.N. Rosanov, Quant.Electron. 50, 801 (2020)].
  5. Н.Н. Розанов, УФН 193, 1127 (2023) [N.N.Rosanov, Phys.Usp. 66, 1059 (2023)].
  6. Н.Н. Розанов, Р.М. Архипов,М. В. Архипов, УФН 188, 1347 (2018) [N.N. Romanov, R.M. Arkhipov, and M.V. Arkhipov, Phys.Usp. 61, 1227 (2018)].
  7. W. Pauli, Handbuch der Physik, Springer (1933).
  8. А.Б. Мигдал, ЖЭТФ 9, 1163 (1939).
  9. L. Schiff, Quantum Mechanics, McGraw-Hill (1968).
  10. А.М. Дыхне, Г.Л.Юдин, УФН 125, 377 (1978) [A.M. Dykhne and G. L. Yudin, Sov.Phys.Usp. 21, 549 (1978)].
  11. D. Dimitrovski, E.A. Solov’ev, and J. S. Briggs, Phys.Rev.A 72, 043411 (2005).
  12. S. Moskalenko, Z.-G. Zhu, and J. Berakdar, Phys.Rep. 672, 1 (2017).
  13. N. Rosanov, D. Tumakov, M. Arkhipov, and R. Arkhipov, Phys.Rev.A 104, 063101 (2021).
  14. Pakhomov, N. Rosanov, M. Arkhipov, and R. Arkhipov, JOSA B 41, 46 (2024).
  15. В.Л. Гинзбург, С.И. Сыроватский, УФН 87, 65 (1965) [V. L. Ginzburg and S. I. Syrovatskii, Sov. Phys.Usp. 8, 674 (1966)].
  16. M.T.Hassan, T.T. Luu, A.Moulet, O.Raskazovskaya, P. Zhokhov, M. Garg, N. Karpowicz, A.M. Zheltikov, V. Pervak, F. Krausz, and E. Goulielmakis, Nature 530, 66 (2016).
  17. H.-C. Wu and J. Meyer-ter Vehn, Nature Photon. 6, 304 (2012).
  18. J. Xu, B. Shen, X. Zhang, Y. Shi, L. Ji, L. Zhang, T. Xu, W. Wang, X. Zhao, and Z. Xu, Sci.Rep. 8, 2669 (2018).
  19. I.E. Ilyakov, B.V. Shishkin, E.S.Efimenko, S.B.Bodrov, and M. I. Bakunov, Opt.Express 30, 14978 (2022).
  20. S. Wei, Y. Wang, X. Yan, and B. Eliasson, Phys. Rev.E 106, 025203 (2022).
  21. Q. Xin, Y. Wang, X. Yan, and B. Eliasson, Phys. Rev.E 107, 035201 (2023).
  22. A.V. Bogatskaya, E.A. Volkova, and A.M. Popov, Phys.Rev.E 104, 025202 (2021).
  23. M.Arkhipov, A.Pakhomov, R.Arkhipov, and N.Rosanov, Opt. Lett. 47, 4637 (2023).
  24. Н. Н. Розанов, М. В. Архипов, Р. М. Архипов, А. В. Пахомов, Коллективная монография .Терагерцовая фотоника., под ред. В.Я. Панченко, А.П.Шкуринова, Российская академия наук, Москва (2023), с. 360.
  25. X. Song, W. Yang, Z. Zeng, R. Li, and Z. Xu, Phys. Rev.A 82, 053821 (2010).
  26. S. Hughes, Phys.Rev. Lett. 81, 3363 (1998).
  27. V.P. Kalosha and J. Herrmann, Phys.Rev. Lett. 83, 544 (1999).
  28. A.V. Tarasishin, S.A. Magnitskii, V.A. Shuvaev, and A.M. Zheltikov, Opt.Express 8, 452 (2001).
  29. V.P. Kalosha and J. Herrmann, Phys.Rev. Lett. 83, 544 (1999).
  30. D.V. Novitsky, Phys.Rev.A 84, 013817 (2011).
  31. D.V. Novitsky, Phys.Rev.A 85, 043813 (2012).
  32. D.V. Novitsky, J.Phys.B: Atom.Mol.Opt.Phys. 47, 095401 (2014).
  33. D.V. Novitsky, Opt.Commun. 358, 202 (2016).
  34. J. Cheng and J. Zhou, Phys.Rev.A 67, 041404 (2003).
  35. А.Ю. Пархоменко, С.В. Сазонов, Письма в ЖЭТФ 67, 887 (1998) [A.Y. Parkhomenko and S.V. Sazonov, JETP Lett. 67, 934 (1998)].
  36. С. В. Сазонов, А. Ф. Соболевский,ЖЭТФ 123, 919 (2003) [S.V. Sazonov and A. F. Sobolevskii, JETP 96, 807 (2003)].
  37. O.D. Mucke, T. Tritschler, M. Wegener, and U. Morgner, Phys.Rev. Lett. 87, 057401 (2001).
  38. Pakhomov, N. Rosanov, M. Arkhipov, and R. Arkhipov, JOSA B 41, 46 (2024).
  39. R.K. Bullough and F. Ahmad, Phys.Rev. Lett. 27, 330 (1971).
  40. Н.В. Высотина, Н.Н. Розанов, В.Е. Семенов, Письма в ЖЭТФ 83, 337 (2006) [N.V. Vysotina, N.N. Rozanov, and V.E. Semenov, JETP Lett. 83, 279 (2006)].
  41. А.Ю. Пархоменко, С. В. Сазонов, ЖЭТФ 114, 1595 (1998) [A.Y. Parkhomenko and S.V. Sazonov, JETP 87, 864 (1998)].
  42. А.И. Маймистов, КЭ 30, 287 (2000) [A. I.Maimistov, Quant.Electron. 30, 287 (2000)].
  43. А.И. Маймистов, КЭ 40, 756 (2010) [A. I.Maimistov, Quant.Electron. 40, 756 (2010)].
  44. D.U. Mihalache, Roman.Rep.Phys. 69, 403 (2017).
  45. С. В. Сазонов, Опт. и спектр. 130, 1846 (2022) [S.V. Sazonov, Opt. Spectr. 130, 1573 (2022)].
  46. Э. М. Беленов, П. Г. Крюков, А. В. Назаркин, А. Н. Ораевский, А. В. Усков, Письма в ЖЭТФ 47, 442 (1988) [E. M. Belenov, P. G. Kryukov, A. V. Nazarkin, A. N. Oraevskii, and A. V. Uskov, JETP Lett. 47, 523 (1988)].
  47. Э.М. Беленов, А.В. Назаркин, Письма в ЖЭТФ 51, 252 (1990) [E.M. Belenov and A.V. Nazarkin, JETP Lett. 51, 288 (1990)].
  48. Э.М. Беленов, А.В. Назаркин, В.А. Ущаповский, ЖЭТФ 100, 762 (1991) [E. Belenov, A. Nazarkin, and V. Ushchapovskii, Sov.Phys. JETP 73, 422 (1991)].
  49. А.В. Богацкая, А.М. Попов, Письма в ЖЭТФ 188, 291 (2023) [A.V. Bogatskaya and A.M. Popov, JETP Lett. 118, 296 (2023)].
  50. A.V. Bogatskaya, E.A. Volkova, and A.M. Popov, Laser Phys. Lett. 21, 015401 (2024).
  51. А.В. Пахомов, Н.Н. Розанов, М.В. Архипов, Р.М. Архипов, Письма в ЖЭТФ 119, 100 (2024) [A.V. Pakhomov, N.N. Rosanov, M.V. Arkhipov, and R.M. Arkhipov, JETP Lett. 119 (2024)].
  52. Р.М. Архипов, Н.Н. Розанов, Опт. и спектр. 124, 691 (2018) [R.M. Arkhipov and N.N. Rosanov, Opt. Spectr. 124, 726 (2018)].
  53. R. Arkhipov, M. Arkhipov, I. Babushkin, A.Pakhomov, and N. Rosanov, JOSA B 38, 2004 (2021).
  54. S. L. McCall and E. L. Нahn, Phys.Rev. 183, 457 (1969).
  55. П. Г. Крюков, В.С. Летохов, УФН 99, 169 (1969) [P.G. Kryukov and V. S. Letokhov, Sov.Phys.Usp. 12, 641 (1970)].
  56. И.А. Полуэктов, Ю.М. Попов, В.С. Ройтберг, УФН 114, 97 (1974) [I.A. Poluektov, Yu.M. Popov, and V. S. Roitberg, Sov.Phys.Usp. 18, 673 (1975)].
  57. Л. Аллен, Дж. Эберли, Оптический резонанс и двухуровневые атомы, Мир, Москва (1978) [L. Allen and J.H. Eberly, Optical Resonance and TwoLevel Atoms, Wiley, New York (1975)].
  58. А. Ярив, Квантовая электроника, Сов. радио, Москва (1980) [A. Yariv, Quantum Electronics, Wiley, New York (1975)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».