論文の概要: Coherence-Assisted Superradiant Laser with Hz Linewidth and $10^{-10}$W
Power
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.06867v1
- Date: Sun, 13 Nov 2022 10:06:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 07:36:02.524802
- Title: Coherence-Assisted Superradiant Laser with Hz Linewidth and $10^{-10}$W
Power
- Title（参考訳）: hzライン幅と10^{-10}$wパワーを有するコヒーレンス支援超ラジアントレーザー
- Authors: Guohui Dong, Yao Yao, Peng Zhang, and Dazhi Xu
- Abstract要約: 我々はラマン遷移誘起結合に基づく代替超ラジアントレーザースキームを提案する。
ラマンビームによって誘導される暗黒状態と明るい状態のコヒーレンスにより、ポンプ-直線曲線における新しい局所的最小値が生成される。
ラマン遷移によるコヒーレンスによる超放射能レーザーシステムの出力性能を大幅に向上させる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.332466021162516
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The superradiant laser, based on the clock transition between the electric
ground state $^1$S$_0$ and the metastable state $^3$P$_0$ of fermionic
alkaline-earth(-like) atoms, has been proposed to be a new promising light
source with linewidth being the order of millihertz. However, due to the small
$^1$S$_0$-to-$^3$P$_0$ transition strength, the steady-state power in that
system is relatively low ($\sim 10^{-12}$W). In this work, we propose an
alternative superradiant laser scheme based on a Raman-transition-induced
coupling between the $^3$P$_0$ and $^3$P$_1$ states in bosonic
alkaline-earth(-like) atoms, and achieve a laser with linewidth $\lesssim
2\pi\times1$Hz and power $\gtrsim 10^{-10}$W ($\sim 10^{3}$ photons in steady
state) at a small pumping cost. The Raman beams play two significant roles in
our scheme. First, the coherence between the dark and bright states induced by
the Raman beams produce a new local minimum in the pumping-linewidth curve with
pumping rate lower than $2\pi \times 10$kHz, which is beneficial for continuous
output. Second, the Raman beams mix the long-lived $^3$P$_0$ state into the
lasing state and thus reduce the linewidth. Our work greatly improves the
output performance of the superradiant laser system with coherence induced by
Raman transitions and may offer a firm foundation for its practical use in
future.
- Abstract（参考訳）: 電気基底状態である^1$s$_0$とフェルミイオン性アルカリ土類(類似)原子の準安定状態である^3$p$_0$の時計遷移に基づく超ラジアントレーザーは、ライン幅がミリヘルツのオーダーである新しい有望な光源として提案されている。
しかし、小さな$^1$S$_0$-to-$^3$P$_0$遷移強度のため、系の定常電力は比較的低い(\sim 10^{-12}$W)。
本研究では, ボソニックアルカリ土類(類似)原子中の^3$p$_0$と$^3$p$_1$状態のラマン遷移誘起結合に基づく代替超ラジアントレーザースキームを提案し, ライン幅$\lesssim 2\pi\times1$hzおよびパワー$\gtrsim 10^{10}$w (\sim 10^{3}$ photons in steady state) を小さなポンプコストで実現する。
ラマンビームは2つの重要な役割を担っています
第一に、ラマンビームによって誘導される暗黒状態と明るい状態のコヒーレンスにより、ポンピング-直線曲線における新しい局所的最小値が2\pi \times 10$kHz以下となり、連続的な出力に有用である。
第2に、ラマンビームは長寿命の$^3$p$_0$状態と発散状態とを混合し、ライン幅を減少させる。
本研究は、ラマン遷移によるコヒーレンスを伴う超ラジアントレーザーシステムの出力性能を大幅に向上させ、将来の実用化に向けた確固たる基礎を提供する。
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