論文の概要: Studying ultrafast Rabi dynamics with a short-wavelength seeded
free-electron laser
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.10950v1
- Date: Wed, 26 Jan 2022 14:08:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 20:35:57.857442
- Title: Studying ultrafast Rabi dynamics with a short-wavelength seeded
free-electron laser
- Title（参考訳）: 短波長シード電子レーザーによる超高速ラビダイナミクスの研究
- Authors: Saikat Nandi, Edvin Olofsson, Mattias Bertolino, Stefanos Carlstr\"om,
Felipe Zapata, David Busto, Carlo Callegari, Michele Di Fraia, Per
Eng-Johnsson, Raimund Feifel, Guillaume Gallician, Mathieu Gisselbrecht,
Sylvain Maclot, Lana Neori\v{c}i\'c, Jasper Peschel, Oksana Plekan, Kevin C.
Prince, Richard J. Squibb, Shiyang Zhong, Philipp V. Demekhin, Michael Meyer,
Catalin Miron, Laura Badano, Miltcho B. Danailov, Luca Giannessi, Michele
Manfredda, Filippo Sottocorona, Marco Zangrando, Jan Marcus Dahlstr\"om
- Abstract要約: シード自由電子レーザーからのフェムト秒極端紫外パルスは、ヘリウム原子の基底状態と励起状態の間のラビ振動を駆動できることを示す。
測定された光電子信号により、オートラー・タウンズ・ダブルトと回避された交差が明らかになった。
この結果から, 自由電子レーザーを用いた短波長コヒーレントプロセスの超高速操作が可能となった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.47783778796967247
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rabi oscillations are periodic modulations of populations in two-level
systems interacting with a time-varying field. They are ubiquitous in physics
with applications in different areas such as photonics, nano-electronics,
electron microscopy, and quantum information. While the theory developed by
Rabi was intended for fermions in gyrating magnetic fields, Autler and Townes
realized that it could also be used to describe coherent light-matter
interaction within the rotating wave approximation\cite. Although intense
nanometer-wavelength light-sources have been available for more than a decade,
Rabi dynamics at such short wavelengths have not been observed directly. Here
we show that femtosecond extreme-ultraviolet pulses from a seeded free-electron
laser can drive Rabi oscillations between the ground state and an excited state
in helium atoms. The measured photoemission signal revealed an Autler-Townes
doublet as well as an avoided crossing, phenomena that are both trademarks of
quantum optics. Using theoretical analyses that go beyond the strong-field
approximation, we found that the ultrafast build-up of the doublet structure
follows from a quantum interference effect between resonant and non-resonant
photoionization pathways. Given the recent availability of intense attosecond
and few-femtosecond extreme-ultraviolet pulses, our results offer opportunities
to carry out ultrafast manipulation of coherent processes at short wavelengths
using free-electron lasers.
- Abstract（参考訳）: ラビ振動は、時間変化の場と相互作用する2レベル系の個体群の周期的な変調である。
これらは物理学においてユビキタスであり、フォトニクス、ナノエレクトロニクス、電子顕微鏡、量子情報など様々な分野で応用されている。
ラビによって開発された理論は磁場をジャイリングする際のフェルミオンを意図していたが、オートラーとタウンズは、回転する波動近似におけるコヒーレントな光-物質相互作用を記述するためにも使えることに気付いた。
強いナノ波長の光源は10年以上利用されてきたが、そのような短い波長でのラビのダイナミクスは直接観測されていない。
ここでは、シード自由電子レーザーからのフェムト秒極端紫外パルスが、ヘリウム原子の基底状態と励起状態の間のラビ振動を駆動できることを示す。
測定された光電子放出信号は、オートラータウンの2重項と回避された交差現象の両方が量子光学の商標であることを示した。
強磁場近似を超越した理論解析により、ダブレット構造の超高速蓄積は共鳴光イオン化経路と非共鳴光イオン化経路の間の量子干渉効果から導かれることがわかった。
近年,強いアト秒および数フェムト秒極紫外パルスが利用可能となり,自由電子レーザーを用いた短波長のコヒーレント過程の超高速操作が可能となった。
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