Атом в интенсивных лазерных полях: от генерации когерентного коротковолнового излучения к нелинейным свойствам газовой среды
К.В. Львова,б,
С.Ю. Стремоухова,б,в аМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Воробьевы горы, Москва, 119991, Российская Федерация бНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация вФизический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
Взаимодействие интенсивных лазерных полей с веществом сопровождается множеством явлений: от генерации когерентного излучения различных спектральных диапазонов (от терагерцового до мягкого рентгеновского) до создания пучков ускоренных заряженных частиц и микромодификации объема и поверхности различных образцов. Для описания такого многообразия явлений к настоящему времени развит ряд теоретических подходов, которые, используя различные приближения к описанию данной сложной нелинейной задачи, позволяют объяснять некоторые конкретные аспекты такого взаимодействия. Развитые теоретические подходы рассматривают его как на микроскопическом уровне, изучая особенности взаимодействия одиночных атомов с лазерными полями, так и на макроскопическом, при котором анализируются нелинейные восприимчивости, описывающие нелинейную поляризацию среды при распространении лазерного излучения в ней. В настоящей работе представлен обзор некоторых, наиболее часто применяющихся теоретических подходов к описанию отклика среды на микроскопическом (квантово-механическом) уровне, а также различные методы управления свойствами генерируемого когерентного излучения. Описана модель газовой среды, которая, с одной стороны, учитывает особенности отклика одиночных атомов, а, с другой стороны, позволяет участь эффекты фазового и квазифазового согласования при генерации излучения. Проанализировано влияние параметров среды на эффективность генерации и поляризационные свойства генерируемого излучения как в условиях фазового, так и квазифазового согласования. Представлено детальное описание аналитического метода расчета нелинейной восприимчивости газовой среды. Полученные значения нелинейной восприимчивости среды произвольного порядка могут быть полезными при численном расчете распространения лазерного излучения в веществе. Проанализированы различные каналы генерации излучения при вариации параметров лазерного поля.
Ключевые слова: взаимодействие интенсивного лазерного излучения с веществом, генерация гармоник высокого порядка, фазовый синхронизм, непертурбативная теория, нелинейная восприимчивость среды PACS:42.65.Ky, 42.65.Re, 42.25.Ja, 42.65.−k () DOI: Цитата: Львов К В, Стремоухов С Ю "Атом в интенсивных лазерных полях: от генерации когерентного коротковолнового излучения к нелинейным свойствам газовой среды" УФН, принята к публикации
Поступила: 11 июля 2025, доработана: 23 сентября 2025, одобрена в печать: 28 сентября 2025