Взаимодействие оптических импульсов различной формы с резонансными усиливающими средами
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2025-69-6-462-467
Аннотация
На основе численного решения уравнений Максвелла–Блоха исследовано взаимодействие коротких импульсов света с резонансными усиливающими средами. Рассмотрены импульсы различной формы – с огибающими гауссова, прямоугольного и экспоненциального вида, последний из которых привлекает повышенное внимание благодаря возможности реализации с его помощью таких новых эффектов, как виртуальное поглощение. Показано, что выбор формы и длительности падающих импульсов позволяет управлять интенсивностью и временем генерации усиленного излучения, а также динамикой населенностей уровней среды.
Ключевые слова
импульсы света,
резонансная усиливающая среда,
излучение с комплексной частотой,
виртуальное поглощение,
уравнения Максвелла–Блоха
При поддержке: Работа выполнена в рамках ГПНИ «Фотоника и электроника для инноваций».
Об авторе
Д. В. Новицкий
Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Новицкий Денис Викторович – д-р физ. мат. наук, заведующий центром
пр. Независимости, 68, 220072, Минск
Список литературы
1. Kim, S. Complex-frequency excitations in photonics and wave physics / S. Kim, A. Krasnok, A. Alù // Science. – 2025. – Vol. 387, N 6741. – Art. eado4128. https://doi.org/10.1126/science.ado4128
2. Baranov, D. G. Coherent virtual absorption based on complex zero excitation for ideal light capturing / D. G. Baranov, A. Krasnok, A. Alù // Optica. – 2017. – Vol. 4, N 12. – P. 1457–1461. https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.001457
3. Хапалюк, А. П. Электромагнитное поле внутри плоскопараллельного слоя в режиме резонансного поглощения / А. П. Хапалюк // Доклады АН БССР. – 1962. – Т. 6, № 5. – С. 301–304.
4. Coherent perfect absorbers: Time-reversed lasers / Y. D. Chong, L. Ge, H. Cao, A. D. Stone // Physical Review Letters. – 2010. – Vol. 105, N 5. – Art. 053901. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.053901
5. Anomalies in light scattering / A. Krasnok, D. Baranov, H. Li [et al.] // Advances in Optics and Photonics. – 2019. – Vol. 11, N 4. – P. 892–951. https://doi.org/10.1364/AOP.11.000892
6. Efficient excitation and control of integrated photonic circuits with virtual critical coupling / J. Hinney, S. Kim, G. J. K. Flatt [et al.] // Nature Communications. – 2024. – Vol. 15. – Art. 2741. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46908-2
7. Coherent virtual absorption of elastodynamic waves / G. Trainiti, Y. Ra’di, M. Ruzzene, A. Alù // Science Advances. – 2019. – Vol. 5, N 8. – Art. eaaw3255. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw3255
8. Direct experimental observation of total absorption and loss compensation using sound waves with complex frequencies / A. Maddi, G. Poignand, V. Achilleos [et al.] // Journal of Applied Physics. – 2025. – Vol. 137, N 23. – Art. 234701. https://doi.org/10.1063/5.0271074
9. Virtual parity-time symmetry / H. Li, A. Mekawy, A. Krasnok, A. Alù // Physical Review Letters. – 2020. – Vol. 124, N 19. – Art. 193901. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.193901
10. Beyond bounds on light scattering with complex frequency excitations / S. Kim, S. Lepeshov, A. Krasnok, A. Alù // Physical Review Letters. – 2022. – Vol. 129, N 20. – Art. 203601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.203601
11. Overcoming losses in superlenses with synthetic waves of complex frequency / F. Guan, X. Guo, K. Zeng [et al.] // Science. – 2023. – Vol. 381, N 6659. – P. 766–771. https://doi.org/10.1126/science.adi1267
12. Ra’di, Y. Virtual critical coupling / Y. Ra’di, A. Krasnok, A. Alù // ACS Photonics. – 2020. – Vol. 7, N 6. – P. 1468– 1475. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.0c00165
13. Lepeshov, S. Virtual optical pulling force / S. Lepeshov, A. Krasnok // Optica. – 2020. – Vol. 7, N 8. – P. 1024–1030. https://doi.org/10.1364/OPTICA.391569
14. Signal amplification of surface-enhanced infrared absorption spectroscopy using virtual complex frequency excitation / S. Lee, M. Kim, J.-Y. Jung, J. Lee // ACS Photonics. – 2025. – Vol. 12, N 8. – P. 4686–4692. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c01141
15. Plasma ignition via high-power virtual perfect absorption / T. Delage, J. Sokoloff, O. Pascal [et al.] // ACS Photonics. – 2023. – Vol. 10, N 10. – P. 3781–3788. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.3c01023
16. Novitsky, D. V. Tunable virtual gain in resonantly absorbing media / D. V. Novitsky // Physical Review A. – 2023. – Vol. 107, N 1. – Art. 013516. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.107.013516
17. Novitsky, D. V. Virtual perfect absorption in resonant media and their PT-symmetric generalizations / D. V. Novitsky, A. S. Shalin // Physical Review A. – 2023. – Vol. 108, N 5. – Art. 053513. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.108.053513
18. Novitsky, D. V. Propagation of subcycle pulses in a two-level medium: Area-theorem breakdown and pulse shape / D. V. Novitsky // Physical Review A. – 2012. – Vol. 86, N 6. – Art. 063835. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.86.063835
Рецензия
Просмотров:
35
Послать статью по эл. почте 