論文の概要: Echo-enhanced molecular orientation at high temperatures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.08274v1
• Date: Sun, 17 Jul 2022 19:50:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-04 18:14:39.323756
• Title: Echo-enhanced molecular orientation at high temperatures
• Title（参考訳）: 高温におけるエコー強調分子配向
• Authors: Ilia Tutunnikov, Long Xu, Yehiam Prior, and Ilya Sh. Averbukh
• Abstract要約: 本研究では、ハドロン加速器、自由電子レーザー、レーザー励起分子で以前に観測されたエコー現象のメカニズムを利用する。 線形偏光短パルスは、分子回転相空間の広い熱分布を多くの細いフィラメントに変換する。 分子ガスの全体的な高次配向は、エコー過程の過程で多少の遅延によって達成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.239093018686964
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ultrashort laser pulses are widely used for transient field-free molecular orientation -- a phenomenon important in chemical reaction dynamics, ultrafast molecular imaging, high harmonics generation, and attosecond science. However, significant molecular orientation usually requires rotationally cold molecules, like in rarified molecular beams, because chaotic thermal motion is detrimental to the orientation process. Here we propose to use the mechanism of the echo phenomenon previously observed in hadron accelerators, free-electron lasers, and laser-excited molecules to overcome the destructive thermal effects and achieve efficient field-free molecular orientation at high temperatures. In our scheme, a linearly polarized short laser pulse transforms a broad thermal distribution in the molecular rotational phase space into many separated narrow filaments due to the nonlinear phase mixing during the post-pulse free evolution. Molecular subgroups belonging to individual filaments have much-reduced dispersion of angular velocities. They are rotationally cold, and a subsequent moderate terahertz (THz) pulse can easily orient them. The overall enhanced orientation of the molecular gas is achieved with some delay, in the course of the echo process combining the contributions of different filaments. Our results demonstrate that the echo-enhanced orientation is an order of magnitude higher than that of the THz pulse alone. The mechanism is robust -- it applies to different types of molecules, and the degree of orientation is relatively insensitive to the temperature. The laser and THz pulses used in the scheme are readily available, allowing quick experimental demonstration and testing in various applications. Breaking the phase space to individual filaments to overcome hindering thermal conditions may find a wide range of applications beyond molecular orientation.
• Abstract（参考訳）: 超短パルスは、過渡的な磁場のない分子配向に広く使われ、化学反応力学、超高速分子イメージング、高調波発生、アト秒科学において重要な現象である。 しかし、有意な分子配向は通常、規則化された分子ビームのように回転的に冷たい分子を必要とする。 ここでは, ハドロン加速器, 自由電子レーザー, レーザー励起分子で以前に観測されたエコー現象の機構を用いて, 破壊的熱効果を克服し, 高速で効率的な電界自由分子配向を実現することを提案する。 本方式では, 線形偏光短レーザーパルスにより, 分子回転相空間の広い熱分布を, パルス後自由発展中の非線形相混合により, 多数の細径フィラメントに変換する。 個々のフィラメントに属する分子サブグループは、角速度の分散が大きい。 それらは回転的に冷えており、それに続く適度なテラヘルツ(thz)パルスはそれらを容易に向き付けることができる。 分子気体の全体的な強化配向は、異なるフィラメントの寄与を結合したエコー過程の過程である程度遅れて達成される。 以上の結果から、エコー強調方向はTHzパルス単独の方向よりも桁違いに高いことがわかった。 この機構はロバストであり、異なる種類の分子に適用でき、配向度は比較的温度に敏感である。 この方式で使用されるレーザーとTHzパルスは容易に利用でき、様々なアプリケーションですばやく実験と試験を行うことができる。 相空間を個々のフィラメントに分解して、熱条件の障害を克服することは、分子の配向を超えた幅広い応用を見出すことができる。

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