論文の概要: Correlations and linewidth of the atomic beam continuous superradiant laser

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.05464v2
• Date: Thu, 17 Nov 2022 14:31:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 22:19:19.846523
• Title: Correlations and linewidth of the atomic beam continuous superradiant laser
• Title（参考訳）: 原子線連続超放射光レーザーの相関と線幅
• Authors: Bruno Laburthe-Tolra, Ziyad Amodjee, Benjamin Pasquiou, and Martin Robert-de-Saint-Vincent
• Abstract要約: 原子のビームは、高精細なファブリペロキャビティのモードを横切り、キャビティモードに光を集合的に放出する。 本稿では, 弱い単一原子の場合, 空洞共役性に着目し, 有限遷移時間による脱コヒーレンスが自然放出よりも支配的な関係体制を明らかにする。
• 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 propose a minimalistic model to account for the main properties of a continuous superradiant laser, in which a beam of atoms crosses the mode of a high-finesse Fabry-Perot cavity, and collectively emits light into the cavity mode. We focus on the case of weak single atom - cavity cooperativity, and highlight the relevant regime where decoherence due to the finite transit time dominates over spontaneous emission. We propose an original approach where the dynamics of atoms entering and leaving the cavity is described by a Hamiltonian process. This allows deriving the main dynamical equations for the superradiant laser, without the need for a stochastic approach. We derive analytical conditions for a sustained emission and show that the ultimate linewidth is set by the fundamental quantum fluctuations of the collective atomic dipole. We calculate steady-state values of the two-body correlators and show that the continuous superradiant regime is tied to the growth of atom-atom correlations, although these correlations only have a small impact on the laser linewidth.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,原子ビームがファブリ・ペロキャビティのモードを横切る連続超放射光レーザーの主特性を考慮し,光をキャビティモードにまとめて放出する極小モデルを提案する。 本稿では, 弱い単一原子の場合, 空洞共役性に注目し, 有限遷移時間による脱コヒーレンスが自然放出よりも支配的な関係体制を明らかにする。 キャビティ内への原子の侵入・離脱のダイナミクスをハミルトニアン過程によって記述する独自のアプローチを提案する。 これにより、確率的アプローチを必要とせず、超ラジアントレーザーの主動力学方程式を導出することができる。 我々は、持続放出の解析条件を導出し、最終的な直線幅が集団原子双極子の基本的な量子ゆらぎによって設定されていることを示す。 両体相関器の定常状態値を算出し, 連続超放射能状態が原子-原子相関の成長に結びついていることを示すが, これらの相関はレーザー線幅にわずかしか影響しない。

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