論文の概要: Threshold studies for a hot beam superradiant laser including an atomic
guiding potential
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.05594v1
- Date: Thu, 10 Aug 2023 14:05:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-11 12:19:30.931831
- Title: Threshold studies for a hot beam superradiant laser including an atomic
guiding potential
- Title（参考訳）: 原子誘導電位を含むホットビーム超放射光レーザーの閾値研究
- Authors: Martin Fasser, Christoph Hotter, David Plankensteiner, Helmut Ritsch
- Abstract要約: 最近の理論的予測は、狭い光時計遷移に基づく超放射光レーザーの実装を示唆している。
我々は,より多くの原子を用いて温度閾値を著しく上昇させることができることを示した。
興味深いことに、高次原子場と直接原子-原子量子相関はレーザー力学において小さな役割しか果たさない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent theoretical predictions hint at an implementation of a superradiant
laser based on narrow optical clock transitions by using a filtered thermal
beam at high density. Corresponding numerical studies give encouraging results
but the required very high densities are sensitive to beam collimation errors
and inhomogeneous shifts. Here we present extensive numerical studies of
threshold conditions and the predicted output power of such a superradiant
laser involving realistic particle numbers and velocities along the cavity
axis. Detailed studies target the threshold scaling as a function of
temperature as well as the influence of eliminating the hottest part of the
atomic distribution via velocity filtering and the benefits of additional
atomic beam guiding. Using a cumulant expansion approach allows us to quantify
the significance of atom-atom and atom-field correlations in such
configurations. We predict necessary conditions to achieve a certain threshold
photon number depending on the atomic temperature and density. In particular,
we show that the temperature threshold can be significantly increased by using
more atoms. Interestingly, a velocity filter removing very fast atoms has only
almost negligible influence despite their phase perturbing properties. On the
positive side an additional conservative optical guiding towards cavity mode
antinodes leads to significantly lower threshold and higher average photon
number. Interestingly we see that higher order atom-field and direct atom-atom
quantum correlations play only a minor role in the laser dynamics, which is a
bit surprising in the superradiant regime.
- Abstract（参考訳）: 最近の理論予測は、高密度でフィルタされた熱線を用いて、狭い光時計遷移に基づく超ラジアントレーザーの実装を示唆している。
対応する数値研究は奨励的な結果を与えるが、必要な非常に高い密度はビームコリメーション誤差と不均質なシフトに敏感である。
本稿では, 空洞軸に沿った実粒子数と速度を含む超ラジアントレーザーのしきい値条件と予測出力パワーに関する広範囲な数値研究を行う。
詳細な研究は、温度の関数としてのしきい値スケーリングと、速度フィルタリングによる原子分布の最も熱い部分の除去および追加の原子ビーム誘導の利点の影響を目標としている。
累積展開法を用いることで、このような構成における原子-原子相関と原子-場相関の意義を定量化することができる。
我々は原子温度と密度に依存する閾値光子数を達成するために必要な条件を予測する。
特に,より多くの原子を用いて温度閾値を著しく上昇させることができることを示す。
興味深いことに、非常に高速な原子を除去する速度フィルタは、位相摂動特性にもかかわらずほとんど無視できる影響しか持たない。
正側では、キャビティモード反極への追加の保守的な光導出は、閾値を著しく低くし、平均光子数を高くする。
興味深いことに、高次原子場と直接原子-原子の量子相関はレーザーダイナミクスにおいて小さな役割しか果たさない。
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