Unusual terahertz waveforms from a resonant medium controlled by diffractive optical elements

Abstract

Up to now, full tunability of waveforms was possible only in electronics, up to radio-frequencies. Here we propose a new concept of producing few-cycle terahertz (THz) pulses with widely tunable waveforms. It is based on control of the phase delay between different parts of the THz wavefront using linear diffractive optical elements. Suitable subcycle THz wavefronts can be generated via coherent excitation of nonlinear low-frequency oscillators by few-cycle optical pulses. Using this approach it is possible to shape the electric field rather than the slow pulse envelope, obtaining, for instance, rectangular or triangular waveforms in the THz range. The method is upscalable to the optical range if the attosecond pump pulses are used.

Взаимодействие Прямоугольного Униполярного Импульса С Двухуровневой Резонансной Средой

“…Отметим, что различные способы получения квазиуниполярных импульсов прямоугольной формы в ТГц и оптическом диапазоне частот были недавно предложены в работах [19][20][21][22][23][24][25][26][27]. Хоть униполярные импульсы и кажутся экзотическими на сегодняшний день, исследованный эффект еще раз показывает возможность применения униполярных импульсов для сверхбыстрого воздействия на резонансные среды, как отмечалось в работах [1][2][3][13][14][15][16][17].…”

“…Поэтому интересным является вопрос о поведении двухуровневой среды в поле униполярного импульса. В последнее время появилось большое число работ, в которых предложены способы получения квазиуниполярных импульсов прямоугольной формы [19][20][21][22][23][24][25][26][27]…”

Генерация Предельно Коротких Импульсов Терагерцового Излучения На Основе Сверхизлучения Трехуровневой Резонансной Среды

“…Возникающий между импульсами возбуждения остановленный импульс поляризации среды и является источником ТГц излучения, возникающего вследствие коллективного спонтанного излучения ансамбля частиц. Впоследствии данная идея получила дальнейшее развитие в работе [6], в которой было предложено использовать дифракционно-оптические элементы для генерации униполярных импульсов ТГц излучения. В этих работах рассматривалась трехмерная геометрия среды.…”

Генерация Аттосекундного Импульса На Основе Коллективного Спонтанного Излучения Слоя Трехуровневых Атомов, Возбуждаемых Парой Униполярных Импульсов

“…Следует отметить и предложенный в работе [14] способ генерации субциклового аттосекундного импульса при отражении одноциклового импульса от тонкой пленки металла или диэлектрика в одномерной геометрии. Параллельно был разработан метод генерации предельно коротких импульсов за счет возбуждения и последующего девозбуждения (остановки) поляризации тонкого слоя среды (метод когерентного контроля поляризации, МККП) парой высокочастотных импульсов, частота которых выше рассматриваемого резонансного перехода среды [15][16][17][18]. Длительность импульсов возбуждения и интервал между ними короче времен релаксации инверсии населенностей уровней и поляризации в среде (T 1 и T 2 ) и поэтому когерентность среды не успевает разрушиться за время действия импульсов.…”