ИСТИНА

Проект посвящен изучению физики процессов нелинейно-оптического преобразования интенсивного оптического излучения при взаимодействии с атомарными, молекулярными газами и наноструктурированными поверхностями. Основное внимание будет уделено развитию векторной теории нелинейно оптического отклика одиночного атома с ненулевым угловым моментом в основном состоянии при его взаимодействии с произвольно поляризованным лазерным полем. Анализ указанной задачи позволит предложить новые методы повышения эффективности нелинейно-оптического преобразования как в высоко-, так и в низко- частотную область, а также в разработке методов управления поляризационным состоянием генерируемых полей с целью развития новых эффективных методов спектроскопии в ВУФ, рентгеновской и ТГц областях спектра.

The project is devoted to the study of nonlinear transformation processes under interaction of the intense laser fields with atomic and molecular gases and nanostructured surfaces. The main attention will be directed to the vector theory of response of a single atom with the nonzero angular momentum in the ground state under its interaction with the arbitrary polarized laser field. The results of this problem analysis show the ways of harmonic generation efficiency enhancement and provide the valuable information on the possible development of new methods of harmonic polarization control in x-ray, UV, and THz regions.

Будут усовершенствованы алгоритмы полуаналитического и численного решения уравнений динамики атома, взаимодействующего с одно- и многоцветными произвольно поляризованными лазерными полями, включающие суперпозицию коллинеарно и неколлинеарно линейно-поляризованных, циркулярно и эллиптически поляризованных импульсов. Будут проведены численные и аналитические расчеты фотоэмиссионных спектров отклика атомов, с ненулевым угловым моментом в основном состоянии, при взаимодействии с последовательностью лазерных импульсов с различными временными профилями и состояниями поляризации с целью определения возможности наиболее эффективного управления эллиптичностью гармоник. Будут созданы новые компьютерные программы по расчету фотоэмиссионных спектров отклика атомов с ненулевым угловым моментом в основном состоянии, как в доионизационном режиме взаимодействия, так и при ионизации среды. Будут разработаны алгоритмы численного решения уравнений для процессов отражения произвольно поляризованного УФ и ТГц излучения от нанорешеток в условиях возбуждения плазмонного резонанса. Будут проведены численные и аналитические расчеты отражения пучков электромагнитного излучения от периодических и квазипериодических поверхностных решеток. Будет продемонстрирован эффект фокусировки света одномерной поверхностной квазипериодической нанорешеткой. Будет проведено исследование зависимости эффекта сдвига Гуса-Хенхен в одномерных квазипериодических поверхностных нанорешетках от их параметров и параметров излучения. Результаты проведенных исследований позволят предложить новые методы создания источников рентгеновского, УФ и ТГц излучения с управляемыми свойствами и разработать новые методы повышения их эффективности.

В научной группе с 1999 года развивается уникальный непертурбативный теоретический подход к описанию взаимодействия одиночного атома с лазерными полями (А.В. Андреев, "Взаимодействие атома со сверхсильными лазерными полями", ЖЭТФ, 116 (3), 793-806 (1999)). Этот подход позволяет описывать такие нелинейные эффекты как генерация гармоник высокого порядка, генерация терагерцового излучения одиночными атомами. Главной особенностью развиваемого теоретического подхода является использование базиса точных волновых функций краевой задачи “об атоме в поле”, отличного по симметрийным свойствам от базиса собственных функций свободного атома, но имеющих взаимно однозначную зависимость. Результатом использования базиса волновых функций краевой задачи "об атоме в поле", является учет нелинейностей атома произвольного порядка, что позволяет непертурбативным образом строго квантово- механически описывать указанное явление. - Коллективом проекта развита теория ГВГ в пространственно-периодических средах, учитывающая искажение атомных волновых функций в поле внешней электромагнитной волны и пространственную дисперсию; рассчитаны угловые и поляризационные зависимости отраженной второй гармоники. На основе численного моделирования исследованы оптические коэффициенты отражения и пропускания металлической нанорешетки в зависимости от величины ее структурных параметров в широком диапазоне значений этих параметров.