論文の概要: Resonant scattering of a single atom with gain: a wavefunction-diagrammatic approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.16155v1
• Date: Wed, 30 Jun 2021 15:51:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 08:02:39.772351
• Title: Resonant scattering of a single atom with gain: a wavefunction-diagrammatic approach
• Title（参考訳）: 利得を持つ単一原子の共鳴散乱--波動関数-ダイアグラムによるアプローチ
• Authors: Manuel Donaire
• Abstract要約: 我々は、非コヒーレントポンプを受ける3レベル原子の光学応答を特徴付ける。 十分に強いポンプでは、利得と損失が補償され、絶滅は消滅する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We characterize the optical response of a three-level atom subjected to an incoherent pump and continuously illuminated with a weak, quasi-resonant probe field. To this end, we apply a wavefunction approach based on QED Hamiltonian perturbation theory which allows for a reduction of the atomic dynamics to that of an effective two-level atom, and for an implementation of the incoherent effects that respects unitarity. Using a diagrammatic representation, we identify and classify all the radiative processes. This allows us to compute the scattered power, the spontaneous emission, and the stimulated emission, as well as the total cross sections of extinction, absorption and scattering. We find that, beside a general enhancement of the linewidth and an attenuation of the spectral amplitudes, the pump reduces the nonradiative losses and provides gains in the form of stimulated emission and incoherent radiation. For sufficiently strong pump, gains and losses compensate, resulting in the vanishing of extinction. In particular, for negligible nonradiative losses, extinction vanishes for a pumping rate of $(1+\sqrt{5})/2$ times that of the natural decay.
• Abstract（参考訳）: 我々は、非コヒーレントポンプを受ける3レベル原子の光学応答を、弱い準共鳴プローブ場で連続的に照らし出す特性を特徴付ける。 この目的のために, qedハミルトニアン摂動理論に基づく波動関数法を適用し, 原子動力学の有効2レベル原子への還元と, ユニタリティを尊重する非コヒーレント効果の実装を可能にした。 図式表現を用いて、すべての放射過程を識別し、分類する。 これにより、散在する力、自発的な放出、刺激された放出、および絶滅、吸収、散乱の全断面積を計算することができる。 その結果, スペクトル振幅の減衰と線幅の一般性向上に加え, ポンプは非放射損失を低減し, 励起放射および非コヒーレント放射の形で利得を与えることがわかった。 十分に強いポンプでは、利得と損失が補償され、絶滅は消滅する。 特に、無視できない非放射損失に対しては、自然崩壊の2倍の揚水率(1+\sqrt{5})/2 で消滅する。

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