Опубликовано 23.06.2025 20:10
Физики из Московского университета разработали инновационный квантово-механический подход для аналитического вычисления нелинейной восприимчивости атомарного газа любого порядка. В основе метода лежит непертурбативный теоретический расчет реакции отдельного атома на мощное лазерное излучение и оригинальная методика определения общего отклика среды. Об этом сообщили в пресс-службе университета.
Исследование, поддержанное Российским научным фондом (грант № 24-22-00188), опубликовано в журнале Optics Letters.
Под действием лазерного излучения в среде формируется вектор поляризации, который нелинейно зависит от интенсивности света. Это приводит к различным нелинейно-оптическим эффектам: генерации гармоник, суперконтинуума, филаментации излучения в веществе и другим. Для точного описания этих явлений необходимо знать тензоры нелинейной восприимчивости среды, которые обычно определяются экспериментально или с помощью упрощенных моделей.
«Главная особенность нашего метода — интеллектуальное суммирование векторов поляризации от всех атомов, позволяющее точно рассчитать поле в любой точке среды. Это решение сопоставимо по сложности с олимпиадными задачами для школьников», — пояснил Кирилл Львов, ассистент кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем МГУ.
Полученные аналитические формулы для расчета нелинейной восприимчивости второго, третьего и более высоких порядков удобны для анализа.
«Сравнивая значения восприимчивостей разных порядков, мы можем определить диапазон интенсивностей, где стандартное разложение в ряд становится некорректным, а также изучить механизмы генерации излучения на определенных длинах волн. Наш метод также позволяет точно определять параметры многокомпонентных сред с высокой нелинейностью, что расширяет возможности создания эффективных источников когерентного излучения», — отметил профессор Сергей Стремоухов.