論文の概要: Collective emission of an atomic beam into an off-resonant cavity mode

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.05661v1
• Date: Mon, 12 Jul 2021 18:06:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-22 18:00:43.757255
• Title: Collective emission of an atomic beam into an off-resonant cavity mode
• Title（参考訳）: 原子ビームのオフ共振キャビティモードへの集団放出
• Authors: Simon B. J\"ager, Haonan Liu, John Cooper, Murray J. Holland
• Abstract要約: 我々は、原子双極子のビームの集合放出を光学キャビティに研究する。 結合原子空洞力学の理論的記述を開発することにより、定常原子配置を解析する。 また, 原子ビームの集合線幅よりも空洞線幅がはるかに大きい場合, 引力は小さいことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5749416770494706
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the collective emission of a beam of atomic dipoles into an optical cavity. Our focus lies on the effect of a finite detuning between the atomic transition frequency and the cavity resonance frequency. By developing a theoretical description of the coupled atom-cavity dynamics we analyze the stationary atomic configurations including a superradiant phase where the atoms undergo continuous monochromatic collective emission. In addition, we derive an analytical formula for the cavity pulling coefficient which characterizes the displacement of the emission frequency towards the cavity frequency. We find that the pulling is small if the cavity linewidth is much larger than the collective linewidth of the atomic beam. This regime is desired for building stable lasers because the emission frequency is robust against cavity length fluctuations. Furthermore, we investigate the stability of the atomic phases and compare our theoretical predictions with numerical results. Remarkably, we also find polychromatic emission regimes, where the spectrum has several frequency components while the light output is still superradiant.
• Abstract（参考訳）: 我々は、原子双極子のビームの集合放出を光学キャビティに研究する。 我々の焦点は、原子遷移周波数と空洞共鳴周波数の間の有限デチューニングの効果にある。 結合原子キャビティダイナミクスの理論的記述を開発することにより、原子が連続的な単色集団放出を受ける超ラジアント相を含む定常原子配置を解析する。 さらに, 放射周波数のキャビティ周波数への変位を特徴付けるキャビティ引っ張り係数の解析式を導出した。 その結果,原子ビームの集合線幅よりも空洞線幅がはるかに大きい場合,引力は小さいことがわかった。 この状態は、発光周波数がキャビティ長の変動に対して堅牢であるため、安定したレーザーを構築するために望ましい。 さらに, 原子相の安定性を調査し, 理論予測と数値計算結果を比較した。 注目すべきは、光出力がまだ超放射能である間にスペクトルが複数の周波数成分を持つ多色発光系も見つかることである。

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