В издательстве Российской Академии Наук вышла в свет коллективная монография «Терагерцовая фотоника», одна из глав которой написана физиками СПбГУ и содержит обзор последних работ в области генерации предельно коротких световых импульсов.
Подробнее об исследованиях, освещенных в данной главе, рассказал кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник СПбГУ Ростислав Михайлович Архипов.
Ростислав Михайлович, в чем новизна изложенного в книге материала?
Мы рассматриваем уникальные структуры, которые в виду их необычных свойств долго казались нереальными. Некоторое время тому назад представление о том, что излучение в терагерцовом и оптическом диапазоне должно иметь вид многоциклового импульса с выделенной несущей частотой и плавной огибающей, прочно вошло в обиход и хорошо описано во всех учебниках по оптике и лазерной физике. Оно казалось практически единственно возможным видом поля в коротких импульсах излучения, однако дальнейшие исследования показали, что можно получать короткие импульсы с одним интенсивным всплеском напряженности поля — униполярные импульсы. В ходе исследований мы изучали способы получения таких структур. Результаты говорят о том, что во многих ситуациях униполярные или квазиуниполярные импульсы дают новые пути улучшения уже известных методов решения самых разных задач, таких как возможность сверхбыстрого управления квантовыми системами и ускорения зарядов.
Влияет ли открытие данных импульсов на фундаментальные представления об оптике и лазерной физике?
В случае униполярных импульсов, длительность которых короче характерных внутриатомных времен, стандартные представления о взаимодействии света с веществом, известные из учебных курсов по оптике (такие как теория Келдыша), становятся не применимыми. Исследования показывают, что многие явления оптики, описанные в учебниках (например, интерференция света и голография), в обычном их понимании оказываются бессмысленными или имеют совершенно иные механизмы. В этом случае приходится заново строить теорию взаимодействия импульсов с веществом, что приводит к введению новых физических величин и выявлению для них новых фундаментальных законов сохранения.
Рекомендуете ли Вы студентам познакомиться с монографией «Терагерцовая фотоника»?
Монография в доступной форме раскрывает основные результаты, полученные за последнее время в новой, активно развивающейся области современной оптики — оптике униполярного и субциклового света. Читатели познакомятся с исследованиями, которые не описываются в стандартных учебниках по оптике — например, с на первый взгляд парадоксальным правилом сохранения электрической площади импульса в диссипативных средах, которое, по сути, представляет новый фундаментальный закон сохранения в оптике предельно коротких импульсов.