Теоретически и экспериментально исследовано прохождение одиночных фотонов через резонансную многослойную среду. Показано, что быстрое смещение нечётных слоёв такой среды на полдлины волны излучения приводит к формированию короткого импульса, интенсивность которого существенно превосходит интенсивность падающего излучения. Предложенный метод может быть использован для управления формой однофотонного волнового пакета.

Лаборатория нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН, КФУ.
Руководитель: Самарцев В.В.
Исполнители: Шахмуратов Р.Н. (КФТИ КазНЦ РАН), Вагизов Ф.Г. (КФУ).

Новизна развитого подхода заключается в анализе формирования материальной когерентности в резонансной среде вдоль направления распространения однофотонного излучения. Показано, что в результате многократного когерентного рассеяния на ре-зонансных частицах среды естественным образом возникают области когерентности с одинаковой фазой, которая изменяется на 180 градусов при переходе от области к облас-ти. Такой характер распределения фаз приводит к формированию субизлучательного сос-тояния в среде. Нами найдены размеры областей и предложено создать композитный об-разец, в каждом элементе которого создаётся когерентность с единой фазой. Показано, что быстрое смещение нечётных слоёв композитного образца на полдлины волны излучения приводит к формированию сверхизлучательного состояния во всем композитном образце, в результате чего возникает мощная вспышка излучения короткой длительности. Предложенная схема экспериментально продемонстрирована на двухслойном образце с использованием одиночных гамма-квантов. Эта схема может быть использована в качестве квантовой памяти для записи и считывания одиночных фотонов в композитных резонансных средах.

Публикации:

1. Shakhmuratov R.N., Vagizov F., and Kocharovskaya O.: Single gamma-photon revival from sandwich absorbers. Phys. Rev. A 87, iss. 1, 013807(1-12) (2013)