Отклик атома, взаимодействующего с произвольно поляризованным электромагнитным полем

В настоящей работе развита теория взаимодействия электромагнитного поля и одиночного атома, находящегося в состоянии с произвольным значением и направлением углового момента атомного электрона по отношению к направлению вектора поляризации поля. Показано, что ток отклика атома имеет тензорную структуру и зависит как от направления углового момента атома, так и от вектора поляризации внешнего поля. Тензорный характер отклика обусловлен наведённой внешним полем анизотропией плотности распределения вероятности пространственной локализации атомного электрона. Продемонстрировано, что эффекты наведённой анизотропии проясняют механизм генерации гармоник при нерезонансном взаимодействии лазерного излучения с атомарными средами. Развитая теория применена к анализу задачи о генерации терагерцового излучения в двухцветном лазерном поле. Показано, что изменение взаимной ориентации векторов поляризации волн приводит к значительному повышению эффективности преобразования высокочастотных полей в низкочастотные. Впервые показано, что генерация терагерцового излучения возможна в доионизационном режиме, когда механизм генерации связан с атомной нелинейностью.