Научный коллектив физиков-оптиков, в состав которого входят ученые СПбГУ Ростислав Архипов и Михаил Архипов, удостоен первой премии в конкурсе имени Ю. И. Островского.
Всероссийский конкурс, посвященный профессору Юрию Исаевичу Островскому (1926–1992) — выпускнику Ленинградского—Санкт-Петербургского государственного университета, основоположнику отечественной научной школы голографической интерферометрии, проводится с 1997 года. Согласно принятому регламенту, премия присуждается за лучшие научные работы в области голографии и интерферометрии, выполненные на территории России и стран СНГ и опубликованные в отечественных и зарубежных журналах.
Коллаборация ученых СПбГУ, ИТМО и ФТИ (Р. М. Архипов, М. В. Архипов, А. В. Пахомов, Н. Н. Розанов) представила на конкурс цикл публикаций «Интерференция волн поляризации с предельно короткими световыми импульсами для сверхбыстрого создания и стирания светоиндуцированных решеток в резонансных средах». Их тематика находится в сфере активно развивающейся области современной оптики — нелинейной фотоники ультракоротких и сверхкоротких импульсов. Результаты данных исследований важны как для фундаментальных представлений об «экстремальной» нелинейной оптике, так и для разработки принципов создания нового поколения «сверхбыстрых» оптических устройств, управления динамикой сверхбыстрых процессов в веществе, контроля химических реакций, что становится крайне актуально в связи с необходимостью повышения быстродействия устройств передачи и обработки данных.
«Генерация субцикловых импульсов, например, аттосекундной длительности, является одной из центральных тем современной оптики, — рассказал старший преподаватель СПбГУ Ростислав Архипов (кафедра оптики). — В виду малой длительности таких импульсов они активно используются для контроля динамики волновых пакетов в веществе. Изучение взаимодействия аттосекундных импульсов с веществом привело к рождению нового направления в оптике, которое получило название "аттосекундная наука" ("attosecond science"). Тем не менее обычные импульсы биполярны, в них вектор напряженности электрического поля меняет свое направление на противоположное с течением времени, и их электрическая площадь (интеграл от напряженности электрического поля по времени в данной точке пространства) равна 0. Отдельный интерес представляет получение униполярных субцикловых импульсов, обладающих ненулевой электрической площадью. На сегодняшний день уже не вызывает сомнения возможность эффективного возбуждения квантовых систем и ускорения заряженных частиц с помощью униполярных импульсов. Еще одной сферой применения униполярных импульсов является голография. Они позволяют записывать голограммы без взаимной когерентности между опорным и предметным пучками, перенося когерентность в волны поляризации среды и повышая быстродействие и временное разрешение системы благодаря малой длительности субцикловых импульсов».
Пространственно-временная динамика решеток разности заселенностей уровней (a) и поляризации среды P (b) в двухуровневой резонансной среде, возбуждаемой последовательностью аттосекундных импульсов. Моменты прихода импульсов и направление распространения показаны стрелками и черными пунктирными линиями. Цифры показывают номер падающего импульса. Видна возможность создания, стирания и мультиплицирования пространственной частоты (Arkhipov R. M., Pakhomov A. V., Arkhipov M. V., Babushkin I., A., Demircan, U., Morgner, Rosanov N. N. Population density gratings induced by few-cycle optical pulses in a resonant medium // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Is. 1. № 12 467. Р. 17.).
Изучение данной темы в СПбГУ началось в 2016 году. При анализе когерентного распространения аттосекундных импульсов в резонансных средах учеными была обнаружена возможность наведения и сверхбыстрого управления решетками населенностей в резонансной среде. Впоследствии им также удалось предложить ряд оригинальных методов получения униполярных импульсов. Проекты поддержаны Российским научным фондом («Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными) и Российского фонда фундаментальных исследований (для научного коллектива молодых ученых) (руководитель — Р. М. Архипов).
«Планов очень много. Одно из направлений работы — это проведение экспериментов по получению униполярных импульсов в терагерцовом диапазоне частот, — говорит Ростислав Архипов. — Мы рады, что получили эту премию. После многолетних исследований и экспериментов, данная победа стала настоящим признанием наших результатов на всероссийском уровне. Важно отметить, что Юрий Исаевич Островский был выпускником физфака ЛГУ, учился и работал на кафедре оптики. Он является продолжателем интерферометрической школы, созданной в университете академиком Д. С. Рождественским. И хочется верить, что и мы успешно продолжим традиции этой научной школы».
Результаты ученых опубликованы в научных статьях, например:
- Generation of an Attosecond Pulse in Helium Excited by Half-Cycle X-Ray Pulses / Arkhipov, R. M., Arkhipov, M. V., Babushkin I., Pakhomov A.V., Rosanov N. N. // Optics and Spectroscopy. 2020. Т. 128. № 4. Рр. 529–535.
- Coherently controlled generation of single-cycle terahertz pulses from a thin layer of nonlinear medium with low-frequency resonances / Arkhipov, R.M., Pakhomov, A.V., Arkhipov, M.V., Demircan, A., Morgner, U., Rosanov, N.N., Babushkin I. // Physical Review A. 2020. Vol. 101. Is. 4. № 043838.
- Архипов Р. М., Архипов М. В., Пахомов А. В., Розанов Н. Н. О некоторых новых возможностях управления квантовыми системами с помощью униполярных предельно коротких импульсов // Оптика и спектроскопия. 2020. Т. 128. Вып. 1. С. 106–109.
- Архипов Р. М., Архипов М. В., Розанов Н. Н. О возможности голографической записи в отсутствие взаимной когерентности опорного и предметного пучков // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 111. Вып. 9. С. 586–590.
- Arkhipov R., Pakhomov A., Arkhipov M., Demircan A., Morgner U., Rosanov N., Babushkin I. Selective ultrafast control of multi-level quantum systems by subcycle and unipolar pulses // Optics Express. 2020. Vol. 28. Is. 11. Pp. 17020–17034.
- Предельно короткие оптические импульсы и их генерация в резонансных средах (Миниобзор) / Архипов Р. М., Архипов М. В., Шимко А. А., Пахомов А. В., Розанов Н. Н. // Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики. 2019. Т. 110. № 1 (7). С. 9–20.