論文の概要: Cooperative optical pattern formation in an ultrathin atomic layer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10412v2
• Date: Fri, 20 Oct 2023 16:29:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-24 03:02:34.875273
• Title: Cooperative optical pattern formation in an ultrathin atomic layer
• Title（参考訳）: 超薄原子層における協調光学パターン形成
• Authors: C. D. Parmee, J. Ruostekoski
• Abstract要約: 均一状態からの自発的パターン形成は、広く研究されている非線形光学現象である。 アレイ内の原子の1つの層が非線形に揺らぎを増幅し、複雑な光学パターンを形成することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spontaneous pattern formation from a uniform state is a widely studied nonlinear optical phenomenon that shares similarities with non-equilibrium pattern formation in other scientific domains. Here we show how a single layer of atoms in an array can undergo nonlinear amplification of fluctuations, leading to the formation of intricate optical patterns. The origin of the patterns is intrinsically cooperative, eliminating the necessity of mirrors or cavities, although introduction of a mirror in the vicinity of the atoms significantly modifies the scattering profiles. The emergence of these optical patterns is tied to a bistable collective response, which can be qualitatively described by a long-wavelength approximation, similar to a nonlinear Schr\"odinger equation of optical Kerr media or ring cavities. These collective excitations have the ability to form singular defects and unveil atomic position fluctuations through wave-like distortions.
• Abstract（参考訳）: 一様状態からの自発的パターン形成は、他の科学領域における非平衡パターン形成と類似性を共有する広く研究された非線形光学現象である。 ここでは、アレイ内の原子の1つの層が非線形に揺らぎを増幅し、複雑な光学パターンを形成する方法を示す。 パターンの起源は本質的に協調的であり、鏡や空洞の必要性は排除されるが、原子の近傍に鏡を導入することで散乱プロファイルが著しく変化する。 これらの光学パターンの出現は、光カー媒体やリングキャビティの非線形シュリンガー方程式と同様に、長波長近似によって定性的に記述できる双安定な集合応答と結びついている。 これらの集合励起は特異な欠陥を形成し、波状歪みによって原子位置のゆらぎを露呈する能力を持つ。

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