論文の概要: Optical magnetism and wavefront control by arrays of strontium atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.07738v2
- Date: Tue, 16 Aug 2022 16:52:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 23:40:48.325031
- Title: Optical magnetism and wavefront control by arrays of strontium atoms
- Title（参考訳）: ストロンチウム原子配列による光磁気と波面制御
- Authors: K. E. Ballantine, D. Wilkowski, and J. Ruostekoski
- Abstract要約: 平面光学格子のソニックSr原子がどのようにして光磁気を示すかを示す。
我々は、このような協調モードの励起を利用して原子ヒューゲンスの表面を形成するための詳細なスキームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: By analyzing the parameters of electronic transitions, we show how bosonic Sr
atoms in planar optical lattices can be engineered to exhibit optical magnetism
and other higher-order electromagnetic multipoles that can be harnessed for
wavefront control of incident light. Resonant $\lambda\simeq 2.6\mu$m light for
the $^3D_1\rightarrow {^3}P_0$ transition mediates cooperative interactions
between the atoms while the atoms are trapped in a deeply subwavelength optical
lattice. The atoms then exhibit collective excitation eigenmodes, e.g., with a
strong cooperative magnetic response at optical frequencies, despite individual
atoms having negligible coupling to the magnetic component of light. We provide
a detailed scheme to utilize excitations of such cooperative modes consisting
of arrays of electromagnetic multipoles to form an atomic Huygens' surface,
with complete $2\pi$ phase control of transmitted light and almost no
reflection, allowing nearly arbitrary wavefront shaping. In the numerical
examples, this is achieved by controlling the atomic level shifts of Sr with
off-resonant ${^3P}_J\rightarrow {^3D}_1$ transitions, which results in a
simultaneous excitation of arrays of electric dipoles and electric quadrupoles
or magnetic dipoles. We demonstrate the wavefront engineering for a Sr array by
realizing the steering of an incident beam and generation of a baby-Skyrmion
texture in the transmitted light via a topologically nontrivial transition of a
Gaussian beam to a Poincar\'{e} beam, which contains all possible polarizations
in a single cross-section.
- Abstract（参考訳）: 電子遷移のパラメータを解析することにより、平面光学格子中のボソニックsr原子が、入射光の波面制御に利用できる光磁気やその他の高次電磁多極を示すためにどのように設計されるかを示す。
3d_1\rightarrow {^3}p_0$遷移の共振である$\lambda\simeq 2.6\mu$m光は原子間の相互作用を仲介し、原子は深いサブ波長の光学格子に閉じ込められる。
これらの原子は、例えば光の磁気成分と負の結合を持つ個々の原子にもかかわらず、光周波数で強い協調磁気応答を持つ集合励起固有モードを示す。
送信光の位相制御が完全で、反射がほとんどなく、ほぼ任意の波面形成が可能な、電磁多極体の配列からなる協調モードの励起を利用するための詳細なスキームを提供する。
数値的な例では、Sr の原子レベルシフトをオフ共鳴 ${^3P}_J\rightarrow {^3D}_1$ 遷移で制御することにより、電気双極子と電気四極子または磁気双極子の配列を同時に励起する。
本研究では,透過光における入射ビームの操舵とベビー・スカイミオンテクスチャの生成を,ガウスビームのポアンカル・オマエビームへの位相的非自明な遷移を通じて実現し,Srアレイの波面工学を実証する。
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