New Soliton Regime of Generation of Broadband Terahertz Radiation by Laser Pulses with Tilted Wave Fronts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A new soliton-like regime of generation of terahertz radiation by optical pulses with tilted wave fronts is analyzed. It has been shown that the diffraction of an optical pulse is of fundamental importance for the formation of optical–terahertz soliton. A nonsoliton broadband terahertz component is generated synchronously with the soliton component of radiation. Two matching conditions called “super-Cherenkov” and “anti-Cherenkov” have been revealed under which generation is the most efficient. In the former and latter cases, the optical terahertz soliton propagates ahead and behind the nonsoliton terahertz component, respectively.

About the authors

S. V. Sazonov

National Research Center Kurchatov Institute;Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: sazonov.sergey@gmail.com
123182, Moscow, Russia;125993, Moscow, Russia

N. V. Ustinov

Joint Institute for Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: sazonov.sergey@gmail.com
141980, Dubna, Moscow region, Russia

References

  1. B. Fergusson and X.-C. Zhang, Nat. Mater. 1, 26 (2002).
  2. О. П. Черкасова, Д. С. Сердюков, А. С. Ратушняк, Е. Ф. Немова, Е. Н. Козлов, Ю. В. Шидловский, К. И. Зайцев, В. В. Тучин, Оптика и спектроскопия 128, 852 (2020)
  3. O. P. Cherkasova, D. S. Serdyukov, A. S. Ratushnyak, E. F. Nemova, E. N. Kozlov, Yu. V. Shidlovskii, K. I. Zaytsev, and V. V. Tuchin, Opt. Spectrosc. 128, 855 (2020).
  4. A. Irizawa, S. Lupi, and A. Marcelli, Condens. Matter. 6, 23 (2021).
  5. С. В. Сазонов, ЖЭТФ 146, 483 (2014)
  6. S. V. Sazonov, JETP 119, 423 (2014).
  7. K. Dolgaleva, D. V. Materikina, R. W. Boyd, and S. A. Kozlov, Phys. Rev. A 92, 023809 (2015).
  8. S. V. Sazonov and N. V. Ustinov, Phys. Rev. A 98, 063803 (2018).
  9. M. Zhukova, M. Melnik, I. Vorontsova, A. Tcypkin, and S. Kozlov, Photonics 98, 7 (2020).
  10. M. Shalaby and C. P. Hauri Nature Commun. 6, 5976 (2015).
  11. X.-C. Zhang, A. Shkurinov, and Y. Zhang, Nature Photon. 11,16 (2017).
  12. У. А. Абдуллин, Г. А. Ляхов, О. В. Руденко, А. С. Чиркин, ЖЭТФ 66, 1295 (1974)
  13. U. A. Abdullin, G. A. Lyakhov, O. V.Rudenko, and A. S. Chirkin, Sov. Phys. JETP 39, 633 (1974).
  14. Д. А. Багдасарян, А. О. Макарян, П. С. Погосян, Письма в ЖЭТФ 37, 498 (1983)
  15. D. A. Bagdasaryan, A. O. Makaryan, and P. S. Pogosyan, JETP Lett. 37, 594 (1983).
  16. D. H. Auston, K. P. Cheung, J. A. Valdmanis, and D. A. Kleinman, Phys. Rev. Lett. 53, 1555 (1984).
  17. С. А. Ахманов, В. А. Выслоух, А. С. Чиркин, Оптика фемтосекундных лазерных импульсов, Наука, М. (1988).
  18. Р. Додд, Дж. Эйлбек, Дж. Гиббон, Х. Моррис, Солитоны и нелинейные волновые уравнения, Мир, М. (1988)
  19. R. K. Dodd, J. C. Eilbeck, J. Gibbon, and H. C. Morris, Solitons and Nonlinear Wave Equations, Academic Press, N.Y. (1982).
  20. В. Е. Захаров, ЖЭТФ 62, 1745 (1972)
  21. V. E. Zakharov, Sov. Phys. JETP 35, 908 (1972).
  22. D. J. Benney, Stud. Appl. Math. 56, 81 (1977).
  23. В. С. Львов, Нелинейные спиновые волны, Наука, М. (1987).
  24. А. С. Давыдов, УФН 138, 603 (1982)
  25. A. S. Davydov, Sov. Phys.-Uspekhi 25, 898 (1982).
  26. C. P. Hauri, C.Ruchert, C. Vicario, and F. Ardana, Appl. Phys. Lett. 99, 161116 (2011).
  27. J. Hebling, G. Almasi, I. Z. Kozma, and J. Kuhl, Opt. Express 10, 1161 (2002).
  28. А. Г. Степанов, А. А. Мельников, В. О. Компанец, С. В. Чекалин, Письма в ЖЭТФ 85, 279 (2007)
  29. A. G. Stepanov, A. A. Mel'nikov, V. O. Kompanets, and S. V. Chekalin, JETP Lett. 85, 227 (2007).
  30. M. I. Bakunov, S. B. Bodrov, and V. V. Tsarev, J. Appl. Phys. 104, 073105 (2008).
  31. J. Hebling, K.-L. Yeh, M. C. Ho mann, B. Barta, and K. A. Nelson, JOSA B 25, 6 (2008).
  32. G. Kh. Kitaeva, Laser Phys. Lett. 5, 559 (2008).
  33. S. B. Bodrov, A. N. Stepanov, M. I. Bakunov, V. Shishkin, and I. E. Ilyakov, Opt. Express. 17, 1871 (2009).
  34. С. В. Сазонов, А. Ф. Соболевский, Письма в ЖЭТФ 75, 746 (2002)
  35. S. V. Sazonov and A. F. Sobolevskii, JETP Lett. 75, 621.
  36. N. Yajima and M. Oikawa, Progr. Theor. Phys. 56, 1719 (1976).
  37. А. Н. Бугай, С. В. Сазонов, Письма в ЖЭТФ 87, 470 (2008)
  38. A. N. Bugai and S. V. Sazonov, JETP Lett. 87, 403 (2008).
  39. С. В. Сазонов, Н. В. Устинов, Письма в ЖЭТФ 114, 437 (2021)
  40. S. V. Sazonov and N. V. Ustinov, JETP Lett. 114, 380 (2021).
  41. P. J. Caudrey, J. C. Eilbeck, J. D. Gibbon, and R. K. Bullough, J. Phys. A: Math., Nucl. Gen. 6, L53 (1973).
  42. Э. М. Беленов, А. В. Назаркин, Письма в ЖЭТФ 100, 252 (1990)
  43. E. M. Belenov and A. V. Nazarkin, JETP Lett. 51, 288 (1990).
  44. Э. М. Беленов, А. В. Назаркин, В. А. Ущаповский, ЖЭТФ 100, 762 (1991)
  45. E. M. Belenov, A. V. Nazarkin, and V. A. Ushchapovskii, JETP 73, 57 (1991).
  46. S. V. Sazonov and N. V. Ustinov, Laser Phys. Lett. 19, 025401 (2022).
  47. Дж. Уизем, Линейные и нелинейные волны, Мир, М. (1977)
  48. G. B. Whitham, Linear and Nonlinear Waves, John Wiley & Sons, Inc., N.Y. 1999.
  49. С. В. Сазонов, Письма в ЖЭТФ 115, 207 (2022)
  50. S. V. Sazonov, JETP Lett. 115, 181 (2022).
  51. Р. М. Архипов, М. В. Архипов, А. А. Шимко, А. В. Пахомов, Н. Н. Розанов, Письма в ЖЭТФ 110, 9 (2019)
  52. R. M. Arkhipov, M. V. Arkhipov, A. A. Shimko, A. V. Pakhomov, and N. N. Rosanov, JETP Lett. 110, 15 (2019).
  53. С. В. Сазонов, А. Ф. Соболевский, ЖЭТФ 123, 1160 (2003)
  54. S. V. Sazonov and A. F. Sobolevskii, JETP 96, 1019 (2003).
  55. Н. Н. Розанов, Оптика и спектроскопия 107, 761 (2009)
  56. N. N. Rosanov, Optics and Spectroscopy 107, 721 (2009).
  57. Н. Н. Розанов, Р. М. Архипов, М. В. Архипов, УФН 188, 1347 (2018)
  58. N. N. Rosanov, R. M. Arkhipov, and M. V. Arkhipov, Phys.-Uspekhi 61, 1227 (2018).
  59. В. Е. Захаров, С. В. Манаков, С. П. Новиков, Л. П. Питаевский, Теория солитонов: метод обратной задачи, Наука, М. (1980)
  60. V. E. Zakharov, S. V. Manakov, S. P. Novikov, and L. P. Pitaevskii, Theory of Solitons: The Inverse Scattering Method, Consultants Bureau, N.Y. (1984).
  61. Дж. Лэм, Введение в теорию солитонов, Мир, М. (1983)
  62. G. L. Lamb, Elements of Soliton Theory, John Wiley & Sons, N.Y. (1980).
  63. D. N. Nikogosyan, Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey, Springer, N.Y. (2005).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук