論文の概要: $N$ Scaling of Large-Sample Collective Decay in Inhomogeneous Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.11623v1
- Date: Fri, 21 Jul 2023 14:43:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-24 12:03:10.348428
- Title: $N$ Scaling of Large-Sample Collective Decay in Inhomogeneous Ensembles
- Title（参考訳）: 不均質アンサンブルにおける大サンプル集合崩壊のn$スケーリング
- Authors: Sergiy Stryzhenko, Alexander Bruns, and Thorsten Peters
- Abstract要約: 超放射光と蛍光は、N$同一のエミッタが互いに結合し、一括して同期して崩壊する現象である。
これは、均一な励起条件に対してピーク光子レートが$propto N2$である激しいバーストを伴う。
本研究では,中空コアファイバに結合した原子のアンサンブルに対する超蛍光の実験的研究について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Superradiance and -fluorescence are phenomena where $N$ identical emitters
coupled to each other synchronize and decay collectively $N$ times faster than
independent emitters would. This is accompanied by an intense burst whose peak
photon rate is $\propto N^2$ for homogeneous excitation conditions. For
inhomogeneous excitation, however, collective decay either cannot build up or
its scaling breaks down, as different parts of the ensemble do not emit in
sync. We here report on an experimental study of superfluorescence for a
disordered ensemble of atoms coupled to a hollow-core fiber. The emitted
radiation exhibits strong bursts, including a ringing. We demonstrate a decay
rate enhanced by two orders of magnitude, despite intrinsic radial and
longitudinal inhomogeneities. By devising a simple model, taking inhomogeneous
broadening and light attenuation into account, we determine an effective number
of collective emitters. We show that this recovers the $N$ scaling known to
homogeneous ensembles over a large range of parameters, as long as dispersion
is negligible. Our results provide a simple physical understanding of the
effects inhomogeneous conditions have on enhanced collective decay. This is
relevant to optimize collective effects in extended ensembles as typically used
in quantum optics, precision time-keeping or waveguide QED.
- Abstract（参考訳）: superradianceと-fluorescenceは、互いに結合した$n$の同一のエミッターが、独立のエミッターよりも総じて$n$倍の速さで崩壊する現象である。
これは、均一な励起条件に対してピーク光子レートが$\propto N^2$の激しいバーストを伴う。
しかし、不均一な励起では、アンサンブルの異なる部分が同期して放出されないため、集団崩壊は積み上げられないか、スケーリングが崩壊する。
本稿では,中空コアファイバに結合した原子集合体に対する超蛍光の実験的研究について報告する。
放射される放射線は、リングを含む強いバーストを示す。
内在的な半径と縦方向の不均一性にもかかわらず, 2桁の等級で増大する崩壊速度を示す。
簡単なモデルを考案し、不均一な拡張と光減衰を考慮して、有効数の集合エミッタを決定する。
これは分散が無視できる限り、幅広いパラメータで均質なアンサンブルに知られている$n$のスケーリングを回復することを示している。
この結果は、不均一な条件が集団崩壊の促進に与える影響を、簡単な物理的に理解するものである。
これは、量子光学、精密時間維持、導波路qedで一般的に使用される拡張アンサンブルにおける集団効果の最適化に関係している。
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