В последние годы достигнут огромный прогресс в генерации сверхкоротких электромагнитных импульсов одноцикловой и субцикловой длительности. Униполярные импульсы содержат одну полуволну поля и обладают ненулевой электрической площадью. Для них традиционные представления о взаимодействии электромагнитного излучения с веществом (в частности, интерференция), используемые в случае многоцикловых импульсов, становятся неприменимыми. В данном мини-обзоре обсуждаются последние результаты в области воздействия предельно коротких импульсов малой амплитуды (когда справедлива теория возмущений) на резонансные среды и отдельные квантовые системы (атомы, молекулы, наноструктуры) с точки зрения введённой недавно концепции «интерференции» площадей коротких световых импульсов (электрической площади и площади огибающей). Приведено простое соотношение, показывающее, что для сравнения воздействия многоцикловых биполярных и субцикловых униполярных импульсов на микрообъекты нужно сравнивать их площади, а не энергии. Изучены особенности интерференции площадей вне рамок теории возмущений с помощью численного решения системы уравнений Максвелла-Блоха. Показано, что при столкновении пары π-подобных предельно коротких импульсов в центре среды формируются структуры поляризации и решётки разности населённостей, имеющие негармоническую многопичковую форму. Впервые обсуждается возможность экспериментального определения электрической площади униполярных импульсов за счёт интерференции их площадей.

На английском языке
Interference of electric area and envelope area of ultrashort light pulses in quantum systems
Arkhipov R.M.
Arkhipov M.V.
Pakhomov A.V.
Diachkova O.O.
Rosanov N.N.

In recent years, significant progress in generating ultra-short electromagnetic pulses of single-cycle and sub-cycle duration has been made. Unipolar pulses contain one half wave of the field and have a non-zero electric area. Traditional concepts of electromagnetic radiation interaction with matter (in particular, interference), used in the case of multi-cycle pulses, are not applicable. This mini-review discusses recent results in the field of the impact of extremely short low-amplitude pulses (when the theory of perturbations is valid) on resonant media and individual quantum systems (atoms, molecules, and nanostructures) from the perspective of the recently introduced concept of "interference'' of the areas of short light pulses (electric area and envelope area). We present a simple relation showing that in order to compare the effects of multi-cycle bipolar and sub-cycle unipolar pulses on micro-objects, it is necessary to compare their areas, not energies. By numerically solving the Maxwell-Bloch equation system, the features of area interference are studied beyond the perturbation theory framework. It is shown that after collision of a pair of π-like ultra-short pulses at the center of the medium, polarization structures and population difference lattices with non-harmonic multi-peak structures are formed. The possibility of experimentally determining the electric area of unipolar pulses by interference of their areas is discussed for the first time.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_04_317