論文の概要: A superradiant two-level laser with intrinsic light force generated gain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13190v1
- Date: Tue, 25 Apr 2023 23:10:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 16:04:38.185965
- Title: A superradiant two-level laser with intrinsic light force generated gain
- Title（参考訳）: 固有光力生成ゲインを持つ超ラジアント2レベルレーザー
- Authors: Anna Bychek, Helmut Ritsch
- Abstract要約: 2レベル原子の状態に作用する光力を用いて連続的な利得を生み出すための新しいシナリオを提案する。
超放射能発光に必要なポンプレーザ強度とデチューニングの最小条件について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The implementation of a superradiant laser as an active frequency standard is
predicted to provide better short-term stability and robustness to thermal and
mechanical fluctuations when compared to standard passive optical clocks.
However, despite significant recent progress, the experimental realization of
continuous wave superradiant lasing still remains an open challenge as it
requires continuous loading, cooling, and pumping of active atoms within an
optical resonator. Here we propose a new scenario for creating continuous gain
by using optical forces acting on the states of a two-level atom via
bichromatic coherent pumping of a cold atomic gas trapped inside a single-mode
cavity. Analogous to atomic maser setups, tailored state-dependent forces are
used to gather and concentrate excited state atoms in regions of strong
atom-cavity coupling while ground-state atoms are repelled. To facilitate
numerical simulations of a sufficiently large atomic ensemble, we rely on a
second-order cumulant expansion and describe the atomic motion in a
semi-classical point-particle approximation subject to position-dependent light
shifts which induce optical gradient forces along the cavity axis. We study
minimal conditions on pump laser intensities and detunings required for
collective superradiant emission. Balancing Doppler cooling and gain-induced
heating we identify a parameter regime of a continuous narrow-band laser
operation close to the bare atomic frequency.
- Abstract（参考訳）: 能動周波数標準としてのスーパーラジアントレーザーの実装は、標準受動光時計と比較して短期安定性と熱的・機械的揺らぎに対する堅牢性の向上をもたらすと予測されている。
しかし、最近の顕著な進歩にもかかわらず、光共振器内の活性原子の連続的な負荷、冷却、ポンプを必要とするため、連続波の超ラジアントレーザーの実験的実現は依然として未解決の課題である。
本稿では, 単一モードキャビティ内に閉じ込められた冷媒ガスのバイクロマチックコヒーレントポンプによる2レベル原子状態に作用する光力を用いて, 連続的な利得を生み出す新しいシナリオを提案する。
原子メーザーのセットアップとは対照的に、基底状態原子が反発する間、強い原子空洞結合領域における励起状態原子の収集と集中に調整された状態依存力が使用される。
十分大きな原子アンサンブルの数値シミュレーションを容易にするために, 2次累積展開に依存し, 空洞軸に沿った光学的勾配力を誘導する位置依存光シフトを受ける半古典的点粒子近似における原子運動を記述する。
超放射能発光に必要なポンプレーザ強度とデチューニングの最小条件について検討した。
バランシングドップラー冷却と利得誘導加熱は、素原子周波数に近い連続狭帯域レーザー動作のパラメータ構造を同定する。
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