Излучение Смита-Парселла, управляемое полем стоячей лазерной волны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Излучение Смита-Парселла (ИСП) хорошо известно как источник квазимонохроматического электромагнитного излучения, возникающего при движении быстрых электронов над дифракционной решеткой. В настоящей работе рассчитана генерация излучения Смита-Парселла от плоской поверхности, вдоль которой присутствует поле стоячей лазерной волны. Периодически изменяющееся поле лазера индуцирует периодическую неоднородность распределения электронов в приповерхностном слое; эта периодичность, являясь аналогом дифракционной решетки, приводит к возможности генерации излучения Смита-Парселла. Показано, что свойства излучения Смита-Парселла от такой необычной “световой” решетки также необычны: дисперсионное соотношение, в отличие от стандартного для ИСП, не содержит порядков дифракции, так что все излучение сосредоточено в одном пике. Рассчитанный эффект позволяет управлять частотой или углом излучения, меняя частоту лазера, и может представлять интерес для разработки новых компактных источников излучения с перестраиваемыми характеристиками и для невозмущающей диагностики релятивистских электронных пучков.

Об авторах

А. А. Тищенко

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Национальный исследовательский университет “БелГУ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: tishchenko@mephi.ru
115409, Россия, Москва; 308034, Белгород, Россия

Список литературы

  1. S. J. Smith and E.M. Purcell, Phys. Rev. 92, 1069 (1953).
  2. И.М. Франк, Известия АН СССР, сер. Физ. 6, 3 (1942).
  3. Б.М. Болотовский, Г.В. Воскресенский, УФН 88, 209-251 (1966)
  4. B.M. Bolotovskii and G.V. Voskresenskii, Sov. Phys. Usp. 9, 73 (1966).
  5. Б.М. Болотовский, Г.В. Воскресенский, УФН 94, 378 (1968)
  6. B.M. Bolotovskii and G.V. Voskresenskii, Sov. Phys. Usp. 11, 143 (1968).
  7. S. J. Glass and H. Mendlowitz, Phys. Rev. 174, 57 (1968).
  8. V.P. Shestopalov, The Smith-Purcell Effect, Nova Science Publishers, Commack, NY (1998).
  9. G. Doucas, J.H. Mulvey, M. Omori, J. Walsh, and M. F. Kimmitt, Phys. Rev. Lett. 69, 1761 (1992).
  10. P. Rullhusen, X. Artru, and P. Dhez, Novel Radiation Sources Using Relativistic Electrons, World Scientific, Singapore (1998).
  11. A.P. Potylitsyn, Phys. Lett. A 238, 112 (1998).
  12. Y. Shibata, S. Hasebe, K. Ishi, S. Ono, M. Ikezawa, T. Nakazato, M. Oyamada, S. Urasawa, T. Takahashi, T. Matsuyama, K. Kobayashi, and Y. Fujita, Phys. Rev. E 57, 1061 (1998).
  13. G. Kube, H. Backe, H. Euteneuer, A. Grendel, F. Hagenbuck, H. Hartmann, K.H. Kaiser, W. Lauth, H. Schope, G. Wagner, Th. Walcher, and M. Kretzschmar, Phys. Rev. E 65, 056501 (2002).
  14. М.И. Рязанов, М.Н. Стриханов, А.А. Тищенко, ЖЭТФ 126, 349 (2004)
  15. M. I. Ryazanov, M.N. Strikhanov, and A.A. Tishchenko, JETP 99, 311 (2004).
  16. I. Kaminer, S.E. Kooi, R. Shiloh, B. Zhen, Y. Shen, J. J. L'opez, R. Remez, S.A. Skirlo, Y. Yang, J.D. Joannopoulos, A. Arie, and M. Soljaˇci'c, Phys. Rev. X 7, 011003 (2017).
  17. C. Roques-Carmes, S.E. Kooi, Y. Yang, A. Massuda, P.D. Keathley, A. Zaidi, Y. Yang, J.D. Joannopoulos, K.K. Berggren, I. Kaminer, and M. Soljaˇci'c, Nat. Commun. 10, 3176 (2019).
  18. F. J. Garci'a de Abajo, Rev. Mod. Phys. 82, 209 (2010).
  19. N. Rivera and I. Kaminer, Nat. Rev. Phys. 2, 538 (2020).
  20. A.A. Tishchenko and D.Yu. Sergeeva, Phys. Rev. B 100, 235421 (2019).
  21. T. Ochiai and K. Ohtaka, Opt. Express 13, 7683 (2005).
  22. N. Horiuchi, T. Ochiai, J. Inoue, Y. Segawa, Y. Shibata, K. Ishi, Y. Kondo, M. Kanbe, H. Miyazaki, F. Hinode, S. Yamaguti, and K. Ohtaka, Phys. Rev. E 74, 056601 (2006).
  23. D. Yu. Sergeeva, A.A. Tishchenko, and M.N. Strikhanov, Nucl. Instrum. Methods B 402, 206 (2017).
  24. D. I. Garaev, D.Yu. Sergeeva, and A.A. Tishchenko, Phys. Rev. B 103, 075403 (2021).
  25. А.А. Тищенко, Д.Ю. Сергеева, Письма в ЖЭТФ 115, 762 (2022)
  26. D.Yu. Sergeeva and A.A. Tishchenko, JETP Lett. 115(12), 713 (2022).
  27. D.Yu. Sergeeva, D. I. Garaev, and A.A. Tishchenko, JOSA B 39, 3275 (2022).
  28. Y. Yang, A. Massuda, C. Roques-Carmes, S.E. Kooi, T. Christensen, S.G. Johnson, J.D. Joannopoulos, O.D. Miller, I. Kaminer, and M. Soljaˇci'c, Nature Phys. 14, 894 (2018).
  29. L. Liang, W. Liu, Y. Liu, Q. Jia, L. Wang, and Y. Lu, Appl. Phys. Lett. 113, 013501 (2018).
  30. A. Pizzi, G. Rosolen, L. J. Wong, R. Ischebeck, M. Soljaˇci'c, T. Feurer, and I. Kaminer, Adv. Sci. 7, 1901609 (2020).
  31. D.Yu. Sergeeva, A. S. Aryshev, A.A. Tishchenko, K.E. Popov, N. Terunuma, and J. Urakawa, Opt. Lett. 46, 544 (2021).
  32. A. Karnieli, D. Roitman, M. Liebtrau, S. Tsesses, N.V. Nielen, I. Kaminer, A. Arie, and A. Polman, Nano Lett. 22, 5641 (2022).
  33. R. Remez, A. Karnieli, S. Trajtenberg-Mills, N. Shapira, I. Kaminer, Y. Lereah, and A. Arie, Phys. Rev. Lett. 123, 060401 (2019).
  34. D.V. Karlovets and A.M. Pupasov-Maksimov, Phys. Rev. A 103, 012214 (2021).
  35. A. Pupasov-Maksimov and D. Karlovets, Phys. Rev. A 105, 042206 (2022).
  36. Z. Chen, M. Jin, L. Mao, X. Shi, N. Bai, and X. Sun, Opt. Lett. 47, 2911 (2022).
  37. М.Л. Тер-Микаелян, Влияние среды на электромагнитные процессы при высоких энергиях, Изд-во АН АрмССР, Ереван (1969)
  38. M. L. Ter-Mikaelian, High-Energy Electromagnetic Processes in Condensed Media, Wiley-Interscience, N.Y. (1972).
  39. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Курс теоретической физики, Наука, M. (1992), т. 8
  40. L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media, Pergamon Press, Oxford (1993).
  41. B. Crockett, J. van Howe, N. Montaut, R. Morandotti, and J. Azana, Laser Photonics Rev. 16, 2100635 (2022).
  42. E. Ridente, M. Mamaikin, N. Altwaijry, D. Zimin, M. F. Kling, V. Pervak, M. Weidman, F. Krausz, and N. Karpowicz, Nature Commun. 13, 1111 (2022).
  43. R. Pompili, M. P. Anania, M. Bellaveglia, A. Biagioni, G. Castorina, E. Chiadroni, A. Cianchi, M. Croia, D. Di Giovenale, and M. Ferrario, New J. Phys. 18, 083033 (2016).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023