Picosecond ultra-wideband short pulse radiated by antenna arrays

This report presents the experiments to study the characteristics of the picosecond ultra-wideband pulses coherent radiation. The testing involves bow-tie horn antennas for both the transninting and receiving antenna. Sixteen channels of electrical pulses with 290 ps duration and jitter < 30 ps have been used. The antenna arrays with various frames of 4 x 1, 4 x 2, 4 x 3, 4 x 4 are employed to radiate the pulses. The receiving antenna measures the electrical field in different distance front the transmitting antennas arrant The results show that if the pulses are in coherent condition, the peak power pulse of output by antennas array with N elements are N-2 of that of the single element antenna. (c) 2007 Wiley Periodicals, Inc.

Effect of Target Polarization in Electron-Ion Recombination

We present results of a study of the effect of target polarization on electron-ion recombination, and show that coherent radiation by the target electrons gives a large contribution to the recombination rate. It significantly modifies the nonresonant photorecombination background. A procedure has been devised whereby this contribution can be evaluated together with the conventional radiative recombination, independently of the dielectronic recombination component. Numerical results are presented for Zn2+, Cd2+, Sn4+, and Xe8+, showing up to an order-of-magnitude enhancement.

Low frequency Raman scattering in amorphous materials: fused quartz, "pyrex" boro-silicate glass and soda-lime silicate glass

Raman scattering in the region 20 to 100 cm -1 for fused quartz, "pyrex" boro-silicate glass, and soft soda-lime silicate glass was investigated. The Raman spectra for the fused quartz and the pyrex glass were obtained at room temperature using the 488 nm exciting line of a Coherent Radiation argon-ion laser at powers up to 550 mW. For the soft soda-lime glass the 514.5 nm exciting line at powers up to 660 mW was used because of a weak fluorescence which masked the Stokes Raman spectrum. In addition it is demonstrated that the low-frequency Raman coupling constant can be described by a model proposed by Martin and Brenig (MB). By fitting the predicted spectra based on the model with a Gaussian, Poisson, and Lorentzian forms of the correlation function, the structural correlation radius (SCR) was determined for each glass. It was found that to achieve the best possible fit· from each of the three correlation functions a value of the SCR between 0.80 and 0.90 nm was required for both quartz and pyrex glass but for the soft soda-lime silicate glass the required value of the SCR. was between 0.50 and 0.60 nm .. Our results support the claim of Malinovsky and Sokolov (1986) that the MB model based on a Poisson correlation function provides a universal fit to the experimental VH (vertical and horizontal polarizations) spectrum for any glass regardless of its chemical composition. The only deficiency of the MB model is its failure to fit the experimental depolarization spectra.

Einfluss der 6 1 S - 6 3 P-Resonanz auf die Lyman-alpha-Erzeugung in Quecksilber

In dieser Arbeit wird eine kontinuierliche, kohärente Strahlungsquelle bei 121,56nm, der Lyman-alpha Linie in Wasserstoff, vorgestellt. Diese Lyman-alpha Quelle soll zur zukünftigen Laserkühlung von Antiwasserstoff dienen. Die Strahlung wird durch Vier-Wellen-Mischen in Quecksilberdampf produziert. Dabei wird ein Festkörperlasersystem zur Erzeugung der Fundamentalstrahlen eingesetzt. Zur Erhöhung der nichtlinearen Suszeptibilität wird die 6^1S-7^1S Zwei-Photonen-Resonanz ausgenutzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines durchstimmbaren ultravioletten Lasersystems die 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz genutzt, was es erlaubt, die nichtlineare Suszeptibilität des Mischprozesses um Größenordnungen zu erhöhen. Um den Einfluss der 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz zu untersuchen, wurden zunächst die Phasenanpassungstemperaturen bei verschiedenen Verstimmungen der ultravioletten Strahlung zur 6^3P Resonanz vermessen und festgestellt, dass kleinere Verstimmungen zu niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen führen. Es konnte sowohl theoretisch wie auch experimentell gezeigt werden, dass diese niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen bei kleinen Verstimmungen der Erhöhung der Lyman-alpha Erzeugung durch die größere nichtlineare Suszeptibilität bei kleinen Verstimmungen entgegenwirken. Bei immer kleineren Verstimmungen zur 6^3P Resonanz limitiert die Absorption der ultravioletten Strahlung die Lyman-alpha Erzeugung. Ein positiver Effekt der niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen ist, dass es möglich wird, auf das bisher nötige Puffergas in der Quecksilber-Dampfzelle zu verzichten, was die Lyman-alpha Erzeugung um einen Faktor 1,7 erhöht. Damit war es möglich, die bisherige Effizienz der Lyman-alpha Erzeugung zu verbessern. Es wurde eine Lyman-alpha Leistung von 0,3nW erreicht. Zusätzlich zum Einfluss der 6^3P Resonanz auf die Lyman-alpha Erzeugung wurde ein weiterer Effekt beobachtet. Durch die Nähe der 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz wird auch mehr Besetzung in das obere 7^1S Niveau der Zwei-Photonen-Resonanz gepumpt. Dadurch konnte erstmals eine kontinuierliche Lasertätigkeit auf der 6^1P-7^1S Linie in Quecksilber bei 1014nm beobachtet werden.

Effizientes Vierwellenmischen durch Ausnutzen von Resonanzen in Quecksilber

In dieser Arbeit wird eine kohärente, kontinuierliche Strahlungsquelle im vakuum-ultravioletten (VUV) Spektrum vorgestellt. Sie basiert auf einem Vierwellenmischprozess in Quecksilberdampf mit Fundamentalstrahlen bei 253,7 nm, 407,9 nm und 545,5 nm Wellenlänge. Diese fundamentalen Strahlen werden durch frequenzverdoppelte bzw. frequenzvervierfachte Festkörperlasersysteme bereit gestellt. Durch das Ausnutzen der 6^1S-7^1S Zweiphotonenresonanz und zusätzlich der 6^1S-6^3P Einphotonenresonanz kann der Vierwellenmischprozess deutlich effizienter betrieben werden als zuvor. Eine nahe Einphotonenresonanz verringert die optimale Phasenanpassungstemperatur des Vierwellenmischprozesses, wodurch Druck- und Stoßverbreiterungen des Quecksilbers verkleinert und damit der nichtlineare Prozess effizienter wird. So können Leistungen bis zu 0,3 nW bei 121,56 nm, dem 1S-2P Lyman-alpha Übergang von Wasserstoff, erzeugt werden. Diese Lyman-alpha Quelle soll für die zukünftige Laserkühlung von Antiwasserstoff genutzt werden. rnrnNeben der Generierung von Strahlung bei Lyman-alpha kann, durch Veränderung der dritten Fundamentalwellenlänge, auch Strahlung in der Nähe zu einer Einphotonresonanz im VUV bei dem 6^1S-12^1P Übergang in Quecksilber durch Vierwellenmischen erzeugt werden. Durch diese weitere Einphotonresonanz kann die nichtlineare Suszeptibilität, verantwortlich für das Vierwellenmischen, stark vergrößert werden, ohne Einfluss auf die Phasenanpassung zu haben. Damit lässt sich der Mischprozess um drei Größenordnungen effizienter gestalten und Leistungen von 6 µW im VUV konnten realisiert werden. Dies entspricht einer Leistungsteigerung um einen Faktor 30 im Vergleich zu früheren Quellen. rnrnDarüberhinaus konnte die Zweiphotonenresonanz in Quecksilber ausführlich untersucht werden. Man erhält bei kleinen Rabifrequenzen der Fundamentalstrahlen eine geschwindigkeitsselektive Doppelresonanz, die den gleichen Ursprung wie Dunkelresonanzen in Lambda-Systemen hat. Bei hohen Rabifrequenzen kann die Anregung in das Zweiphotonenniveau so stark werden, dass auf dem 7^1S-6^1P Übergang ein Laserprozess initiiert wird. Dieser Prozess wurde hier zum ersten Mal mit kontinuierlichen Fundamentallasern nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass der zusätzliche Laserprozess das Vierwellenmischen nicht beeinträchtigt.

Sedimentological, physical, bulk geochemical, elemental and rock magnetic properties of the Middle to Late Pleistocene Rodderberg (Eifel/Germany)

The sediment record from Rodderberg potentially provides a climate and environmental record spanning at least the last ca 130 ka. Results from a low resolution pilot study reveal characteristic fluctuations that can be related to global climate variability as reflected in marine isotope stages and document the potential of this site for continuous and high-resolution investigations of the Middle to Late Pleistocene. Here we document the tentative lithology drilled, and show how the elemental composition can be interpreted with regard to lake level fluctuations, related redox conditions, but also to grain-size distribution and changes in lacustrine productivity. Finally, based on major lithological changes, a preliminary depth/age model is suggested that allows reassessing published luminescence ages from the same site.

An introduction to medical imaging with coherent terahertz frequency radiation

Methods have recently been developed that make use of electromagnetic radiation at terahertz (THz) frequencies, the region of the spectrum between millimetre wavelengths and the infrared, for imaging purposes. Radiation at these wavelengths is non-ionizing and subject to far less Rayleigh scatter than visible or infrared wavelengths, making it suitable for medical applications. This paper introduces THz pulsed imaging and discusses its potential for in vivo medical applications in comparison with existing modalities.

Polarization Changes of Radiation through Stimulated Raman Scattering

We study change in the polarization of electromagnetic waves due to the stimulated Raman scattering in a plasma. In this process an electromagnetic wave undergoes coherent scattering off an electron plasma wave. It is found that some of the observed polarization properties such as the rapid temporal variations, sense reversal, rotation of the plane of polarization, and change of nature of polarization in the case of pulsars and quasars could be accounted for through stimulated Raman scattering.

Entanglement and nonclassicality for multimode radiation-field states

Nonclassicality in the sense of quantum optics is a prerequisite for entanglement in multimode radiation states. In this work we bring out the possibilities of passing from the former to the latter, via action of classicality preserving systems like beam splitters, in a transparent manner. For single-mode states, a complete description of nonclassicality is available via the classical theory of moments, as a set of necessary and sufficient conditions on the photon number distribution. We show that when the mode is coupled to an ancilla in any coherent state, and the system is then acted upon by a beam splitter, these conditions turn exactly into signatures of negativity under partial transpose (NPT) entanglement of the output state. Since the classical moment problem does not generalize to two or more modes, we turn in these cases to other familiar sufficient but not necessary conditions for nonclassicality, namely the Mandel parameter criterion and its extensions. We generalize the Mandel matrix from one-mode states to the two-mode situation, leading to a natural classification of states with varying levels of nonclassicality. For two-mode states we present a single test that can, if successful, simultaneously show nonclassicality as well as NPT entanglement. We also develop a test for NPT entanglement after beam-splitter action on a nonclassical state, tracing carefully the way in which it goes beyond the Mandel nonclassicality test. The result of three-mode beam-splitter action after coupling to an ancilla in the ground state is treated in the same spirit. The concept of genuine tripartite entanglement, and scalar measures of nonclassicality at the Mandel level for two-mode systems, are discussed. Numerous examples illustrating all these concepts are presented.

Phase imaging with partially coherent x rays

X-ray phase imaging with illumination by a partially coherent source with a setup similar to in-line holography is considered. Using the optical transform function, we consider the effects of partial coherence on this x-ray phase imaging for a weak phase object. The optimal contrast and the resolution of phase imaging are analyzed. As the coherence decreases, the imaging contrast and the optimal contrast frequency decrease, and the resolution degrades. It is shown that this contrast-enhanced phase-imaging method can be regarded as a linear bandpass filter and that the bandwidth and the image contrast are changeable. The frequency property of the imaging system can be improved if an incoherent x-ray source with the proper shape is used. (C) 1999 Optical Society of America.