Новый метод управляемого усиления терагерцового излучения в замагниченной плазме

Целью проекта является теоретическое исследование метода управляемого усиления терагерцовых импульсов в неравновесной фотоионизационной плазме в присутствии внешнего статического магнитного поля. Метод основан на явлении циклотронного резонанса, который позволяет значительно увеличить эффект усиления низкочастнотного сигнала в плазме в рамках механизма, предложенного и детально исследованного ранее авторами проекта [A. V. Bogatskaya and A. M. Popov JETP Letters, 97(7):388–392, 2013]. Меняя величину магнитного поля, оказывается возможным управлять диапазоном усиливаемых частот в пределах спектральной ширины затравочного импульса, а также состоянием поляризации усиливаемого поля. В рамках проекта планируется самосогласованный анализ кинетического уравнения Больцмана для эволюции неравновесной замагниченной плазмы и волнового уравнения второго порядка с целью исследования возможности создания импульсов с управляемыми спектральными и поляризационными свойствами, и выявления предельных характеристик процесса конверсии энергии плазменного канала в энергию терагерцового излучения. Новизна планируемых исследований обусловлена использованием и развитием сформулированными авторами новых идей и подходов, посвященных усилению электромагнитных импульсов (суб)терагарцового диапазона, в том числе предельно короткой длительности, в неравновесных протяженных плазменных средах, созданных в результате многофотонной ионизации мощными фемтосекундными лазерными импульсами. Решение планируемых в рамках проекта задач позволит предложить концепцию перестраиваемого по частоте усилителя, на выходе которого можно будет получать сигналы в том числе с циркулярной и эллиптической поляризациями. Последнее представляет актуальность для поляризационно-зависимой терагерцовой спектроскопии, а именно для изучения хиральных структур макромолекул, таких как белки и ДНК-структуры, а также имеет фундаментальный интерес, так как обеспечивает дополнительную степень свободы для исследования новых режимов взаимодействия излучения с веществом.