Д.В. ЗАЙЦЕВ, С.В. ХОЛОД

 

Центральный физико-технический институт МО РФ

 

УЛЬТРАКОРОТКИЙ ИМПУЛЬС

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

КАК СЖАТОЕ СОСТОЯНИЕ СВЕТА

 

Показано, что ультракороткий импульс лазерного излучения (УКИ ЛИ) представляет собой сжатый по фазе свет. Получена оценка степени сжатия УКИ ЛИ. Получена статистика фотонов УКИ ЛИ. Показано, что фотоны УКИ ЛИ проявляют эффект группировки.

 

Известно, что идеи формирования УКИ ЛИ были заимствованы из области радиолокации [1] по аналогии с преобразованием линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) и фазоманипулированных (ФМ) импульсов. При этом естественно, что сложился классический подход к исследованию как ЛЧМ, ФМ так и УКИ импульсов. Но, так как квантовые свойства излучения более ярко проявляются для слабых сигналов, исследованию квантовых свойств высокоинтенсивных УКИ ЛИ практически не уделяется должного внимания.

К настоящему времени имеется достаточно много работ, посвященных исследованию так называемых сжатых состояний света, например [2] и ссылки в ней. Сжатый по фазе свет имеет минимальную неопределенность в моменты времени, когда классическая напряженность поля имеет нулевое значение, и максимальную неопределенность при максимальной классической напряженности поля. Анализ генерации света, сжатого по фазе (частотная модуляция исходного когерентного импульса ЛИ с последующим пропусканием его через дисперсионную линию задержки), показывает, что то же самое имеет место при формировании УКИ ЛИ. То есть, УКИ ЛИ представляет собой свет, сжатый по фазе.

Выражения для степени сжатия и статистика фотонов сжатого по фазе света известны [2], следовательно, возможно получить эти же параметры и для УКИ ЛИ.

Известно, что сжатый по фазе свет обладает так называемой сверхпуассоновской статистикой, когда дисперсия числа фотонов превышает математическое ожидание [2]. Тогда в таком виде излучения должен проявляться эффект группировки фотонов [3] – вероятность обнаружения нескольких фотонов за сколь угодно малый интервал времени становится отличной от нуля. При этом эффективность процессов многофотонного взаимодействия для сгруппированных фотонов намного выше, чем для квантов, не проявляющих эффект группировки, например, фотонов когерентного лазерного излучения [3].

Учет группировки фотонов для УКИ ЛИ может объяснить эффекты взаимодействия лазерных импульсов субпикосекундной длительности с веществом [4]: генерацию мягкого рентгеновского излучения, полых ионов и быстрых ионов мэвных энергий.

 

 

 

Список литературы

 

1.         Ширман Я.Б. Теоретические основы радиолокации.  ВИРТА. 1984. – 410 с.

2.         Масалов А.В. Сжатые состояния света. М.: Изд. МИФИ, 1989. – 20 с.

3.         Перина Я. Квантовая статистика линейных и нелинейных оптических явлений. М.: Мир, 1987. – 368 с., ил.

4.         Скобелев И.Ю. Радиационные свойства плазмы, нагреваемой фемтосекундными лазерными импульсами. // Тез. докл. XXVII Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС.  2000. С.13.