- Предложена аналитическая и численная модель резонансного комбинационного усиления ультракоротких импульсов света в среде с V-конфигурацией уровней, накачиваемой фундаментальным солитоном СИП или солитонами высшего порядка на смежном переходе. Показано, что возможна 100%-ая конверсия энергии солитона накачки в пробный импульс, который асимптотически преобразуется в солитон СИП. Обнаружен эффект "захвата" пробного импульса, выражающийся в том, что пробный импульс захватывается импульсом накачки, так что оба импульса распространяются с одинаковыми групповыми скоростями.
- Продемонстрировано, что двухфотонный эффект Допплера и релаксация фазовой памяти среды делают процесс комбинационного усиления пороговым: ниже порога происходит поглощение пробного поля, выше порога - его усиление. В условиях двухфотонного резонанса и присутствии однофотонного эффекта Допплера захват импульса сопровождается инициированием эффекта солитонно-индуцированной прозрачности. Механизм прозрачности объясняется фазировкой атомных диполей в поле накачки в форме солитона СИП.
- Разработаны аналитические и численные методы описания эффекта СФ в трехуровневой среде с V-конфигурацией уровней, накачиваемых сильным квазимонохроматическим когерентным полем на одном из переходов. Показана возможность генерации ультракоротких импульсов СФ в условиях комбинационного усиления. В среднем, то есть после усреднения по периоду Раби осцилляций, процесс характеризуется как СФ без инверсии населенностей.
- Разработаны аналитические и численные методы описания взаимодействия пробного импульса с трехуровневой средой V-конфигурации, накачиваемой сильным когерентным лазерным импульсом. Обнаружен двухфотонный эффект СИП.
- Развита модель лазера с активной синхронизацией мод с трехуровневым когерентным усилителем. Отличительной особенностью такого лазера является генерация импульсов, характеризующихся спектром шире линии усиления двухуровневого перехода в отсутствии накачки. Продемонстрированы режимы генерации без инверсии, с инверсией и режим рамановской генерации.
- Разработаны аналитические и численные методы описания взаимодействия короткого импульса излучения одновременно с двухуровневыми когерентными поглотителем и усилителем. Создана модель солитонного лазера на основе эффекта СИП. Исследована устойчивость солитонного режима генерации и переходная динамика к стационарному солитонному режиму, стартуя из затравочного импульса малой амплитуды. Солитонный режим характеризуется генерацией импульсов шире линии усиления.
- Разработаны аналитические методы описания твердотельного лазера с когерентным неоднородно-уширенным поглотителем. Создана модель твердотельного солитонного лазера на основе эффекта СИП и исследована устойчивость солитонного режима генерации. Продемонстрирована неустойчивость солитонов СИП по отношению к фазовой самомодуляции, наведенной эффектом Керра в волоконных световодах. Обнаружено, что выше определенного порога кубичной нелинейности, образование уединенных волн невозможно. Также продемонстрирована неустойчивость внутрирезонаторных солитонов СИП по отношению к возникновению непрерывного режима генерации за счет выжигания спектральных дыр в неоднородно-уширенном контуре поглощения.
1.Kozlov V. V., Fradkin E´. E. Distortion of self-induced-transparency solitons as a result of self-phase modulation in ion-doped fibers//Optics Letters. - 1995. - Vol. 20, № 21. -- Pp. 2165-2167.
2.Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. Влияние далекой линии поглощения на условия распространения солитона самоиндуцированной прозрачности// Известия вузов «Прикладная нелинейная динамика». - 1995. - т. 3, вып. 6.--- С. 112-119.
3.Козлов В.В., Фрадкин Э.Е. Механизм формирования импульсов самоиндуцированной прозрачности в присутствии Керровской нелинейности//ЖЭТФ. - 1996. - т. 82. - С. 46-59.
4.Kozlov V. V. Self-induced transparency soliton laser via coherent mode-locking//Physical Review A - 1997. - Vol. 56. - Pp. 1607-1612.
5.Kozlov V. V. Transformation of self-induced transparency soliton into nonlinear Schroеdinger soliton in doped fibers and semiconductor waveguides//Journal of Optical Society of America B. - 1997. - Vol. 14. - Pp. 1765-1767.
6.Kozlov V. V., Fradkin E. E. Coherent effects in ultrashort pulse propagation through an optically thick three-level medium//Письма ЖЭТФ. - 1998. - т. 68, № 5. - C. 359-363.
7.Денисова Н. В., Егоров В. С., Козлов В. В., Сердобинцев П. Ю., Фрадкин Э. Е. Просветление оптически плотной трехуровневой среды для слабого импульса при распространении 2 -импульса на смежном переходе (V-схема)//ЖЭТФ.--- 1998.--- т. 113,
o 1.--- C. 71-88.
8.Kozlov V.V., Polynkin P.G., Scully M.O. Resonant Raman amplification of ultrashort pulses in a V-type medium//Physical Review A. - 1999. - Vol. 59. - Pp. 3060-3070.
9.Козлов, В.В. Self-induced transparency soliton laser//Письма ЖЭТФ. - 1999. - т. 69, вып. 12. - С. 856-861.
10.Фрадкин Э.Е., Козлов, В.В., Воронов М.В. Индуцированная прозрачность при нестационарном комбинационном рассеянии//Квантовая электроника. - 1999. - т. 28, вып. 3. - С. 239-244.
11.Kozlov V. V., Kocharovskaya O., Scully M. O. Effective two-level Maxwell-Bloch formalism and coherent pulse propagation in a driven three-level medium//Physical Review A. - 1999. - Vol. 59, № 5. - Pp. 3986-3997.
12.Kozlov V., Kocharovskaya O., Rostovtsev Yu., Scully M. Superfluorescence without inversion in coherently driven three-level systems//Physical Review A. - 1999. - Vol. 60. - Pp. 1598-1609.
13.Kozlov V.V., Eberly J.H. Ultrashort pulses in phaseonium: the interplay between SIT and EIT//Optics Communications. - 2000. - Vol. 179. - Pp. 85-96.
14.Scully M.O., Agarwal G.S., Kocharovskaya O., Kozlov V.V., Matsko A.B. Mixed electromagnetically and self-induced transparency//Optics Express. - 2000. - Vol. 8, № 2. - Pp. 66-75.
15.Eberly J.H., Kozlov V.V. Propagation of double resonance and dark area//Acta Physica Polonica A. - 2002. - Vol. 101, № 3. - Pp. 459-462.
16.Eberly J.H., Kozlov V.V. Wave equation for dark coherence in three-level media//Physical Review Letters. - 2002. - Vol. 88, № 24. - P. 243604.
17.Eberly J.H., Kozlov V.V. Propagation of short pulses in a coherently prepared Lambda medium//Laser Physics. - 2002. - Vol. 12, № 8. - Pp. 1188-1190.
18.Kozlov V.V., Scully M.O. Mode-locking in coherently driven laser systems//Journal of Modern Optics. - 2002. - Vol. 49, № 3-4. - Pp. 431-438.
19.Kozlov V.V., Wallentowitz S., Raghavan S. Ultrahigh reflection from a medium with ultraslow group velocity// Physics Letters A – 2002.- Vol. 296, , № 4-5 - Pp. 210-213.
20.Козлов В. В., Козлова Е. Б., Фрадкин Э. Е. Теоретическое исследование рамановского усиления ультракоротких импульсов света в плазме положительного столба тлеющего разряда в неоне//Сб. статей «Лазерные исследования в СПбГУ»/Под ред. А. А. Петрова. - СПб.: С.-Петерб. ун-т, 2005. - С. 61-67.
21.Kozlov V.V., Rostovtsev Yu. and Scully M. O. Inducing quantum coherence via decays and incoherent pumping with application to population trapping, lasing without inversion and quenching of spontaneous emission//Physical Review A – 2006. - Vol. 74, № 6 - 063829, 10 pages.
22.Merkel W., Mack H., Freyberger M., Kozlov V.V., Schleich W.P., Shore B.W. Coherent transport of single atoms in optical lattices//Physical Review A – 2007. – Vol. 75, № 3 -, 033420, 14 pages.
Цитированная литература.
1.Ханин Я.И. Основы динамики лазеров. - М.: Физматлит, 1999.
2.Yariv A. Quantum electronics. 3rd ed. - New York: Wiley, 1989.
3.Herrman J., Wilhelmi B. Lasers for ultrashort light pulses.--- Berlin: Akademie, 1987.
4.Maimistov A.I., Basharov A.M. Nonlinear optical waves. - Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1999.
5.Haus H.A. Modelocking of lasers//IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. - 2000. - Vol. 6. - Pp. 1173-1185.
6.Зельдович Б.Я., Кузнецова Т.И. Генерация сверхкоротких импульсов света с помощью лазеров//УФН - 1972. - Vol. 15, № 1. - С. 47-84.
7.Комаров К.П., Угожаев В.Д. Стационарные 2-импульсы при пассивной синхронизации лазерных мод//Квант. электрон. - 1984. - т. 11, № 6. - С. 1167-1173.
8.Mollenauer L.F., Stolen R.H. Soliton laser//Opt. Lett. - 1984. - Vol. 9, № 1. - Pp. 13-15.
9.Bloembergen N. The stimulated Raman effect//The American Journal of Physics. - 1967. - Vol. 35, № 11. - Pp. 989-1023.
10.Basov N.G. (Ed.). Stimulated Raman Scattering.- New York: Consultants Bureau, 1982.
11.Полуэктов И.А., Попов Ю.М., Ройтберг В.С. Когерентное распространение мощных импульсов света через среду в условиях двухквантового взаимодействия//Письма ЖЭТФ. - 1974. - Vol. 20, № 8. – Pp.533-537.
12.Большов Л.А., Ёлкин Н.Н., Лиханский В.В., Персианцев М.И. К теории когерентного преобразования частоты ультракоротких импульсов света в резонансных средах//ЖЭТФ -1988. - т. 94, вып. 10. - С. 101-109.
13.Dicke R.H. Coherence in Spontaneous Radiation Processes//Phys. Rev. - 1954. - Vol. 93, № 1. - Pp. 99-110.
14.MacGillivray J.C., Feld M.S. Theory of superradiance in an extended optically thick medium//Phys. Rev. A. - 1976. - Vol. 14, № 3. Pp. 1169-1189.
15.Раутиан С.Г., Черноброд Б.М. Кооперативный эффект в комбинационном рассеянии света//ЖЭТФ. - 1977. - т. 72, № 4. - С. 1342-1348.
16.Трифонов Е.Д., Трошин А.С., Шамров Н.И. Кооперативное комбинационное рассеяние света//Опт. Спектр. - 1980. - т. 48, № 5. - С. 1036-1039.
17.Андреев А.В., Емельянов В.И., Ильинский Ю.А. Кооперативные явления в оптике. - М.: Наука, 1988.
18.Габитов И.П., Захаров В.Е., Михайлов А.В. Нелинейная теория суперфлюоресценции//ЖЭТФ - 1984. - т. 86. - С. 1204-1216.
19.Кочаровская О.А., Ханин Я.И. Когерентное усиление ультракороткого импульса в трехуровневой среде без инверсии населенностей//Письма ЖЭТФ. - 1988. - т. 48, вып.11.- С. 581-584.
20. Высотина Н.В., Розанов Н.Н., Семенов В.Е. Предельно короткие импульсы усиленной самоиндуцированной прозрачности//Письма ЖЭТФ.- 2006. - т. 83, вып. 7.- С. 337-340.
21.McCall S.L., Hahn E.L. Self-induced transparency by pulsed coherent light//PRL - 1967. - Vol. 18. - Pp. 908-911.
22.Аллен Л., Эберли Дж. Оптический резонанс и двухуровневые атомы. - М.: Мир, 1978.
23.Андреев А.В., Полевой П.В. Динамика усиления и распространения импульсов в двухкомпонентных средах//ЖЭТФ. - 1994. - т. 106, № 5(11). - С. 1343-1359.
24.Nakazawa M., Suzuki K., Kubota H., Kimura Y. Self-Q-Switching and mode locking in a 1.53-m fiber ring laser with saturable absorption in erbium-doped fiber at 4.2 K//Optics Letters. - 1993. - Vol. 18, № 8. - Pp. 613-615.