論文の概要: Algorithm for solving a pump-probe model for an arbitrary number of
energy levels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.16686v1
- Date: Tue, 30 Jan 2024 02:17:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-31 16:32:14.263705
- Title: Algorithm for solving a pump-probe model for an arbitrary number of
energy levels
- Title（参考訳）: 任意のエネルギーレベルに対するポンププローブモデルの解法
- Authors: Zifan Zhou, Yael Sternfeld, Jacob Scheuer, Selim M. Shahriar
- Abstract要約: 本稿では, 密度行列の運動方程式の定常解をポンプ-プローブ方式で評価するアルゴリズムについて述べる。
我々は,このアルゴリズムの数値的アプローチと記号的アプローチを開発する。
また、このモデルを用いて、単一励起超微粒子レーザーの挙動を推定した。
- 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: We describe a generalized algorithm for evaluating the steady-state solution
of the density matrix equation of motion, for the pump-probe scheme, when two
fields oscillating at different frequencies couple the same set of atomic
transitions involving an arbitrary number of energy levels, to an arbitrary
order of the harmonics of the pump-probe frequency difference. We developed a
numerical approach and a symbolic approach for this algorithm. We have verified
that both approaches yield the same result for all cases studied, but require
different computation time. The results are further validated by comparing them
with the analytical solution of a two-level system to first order. We have also
used both models to produce results up to the third order in the pump-probe
frequency difference, for two-, three- and four-level systems. In addition, we
have used this model to determine accurately, for the first time, the gain
profile for a self-pumped Raman laser, for a system involving 16 Zeeman
sublevels in the D1 manifold of 87Rb atoms. We have also used this model to
determine the behavior of a single-pumped superluminal laser. In many
situations involving the applications of multiple laser fields to atoms with
many energy levels, one often makes the approximation that each field couples
only one transition, because of the difficulty encountered in accounting for
the effect of another field coupling the same transition but with a large
detuning. The use of the algorithm presented here would eliminate the need for
making such approximations, thus improving the accuracy of numerical
calculations for such schemes.
- Abstract（参考訳）: 異なる周波数で振動する2つの場が、任意のエネルギーレベルを含む同じ原子遷移の組とポンプ-プローブ周波数差の調和の任意の次数を結合する場合、ポンプ-プローブスキームにおいて、密度行列方程式の定常解を評価するための一般化されたアルゴリズムについて述べる。
我々は,このアルゴリズムの数値的アプローチと記号的アプローチを開発した。
両手法がすべてのケースで同じ結果が得られるが,計算時間が異なることが確認できた。
結果は、2段階系の解析解を1次に比較することによってさらに検証される。
また,2段階,3段階,4段階の両モデルを用いて,ポンプ・プローブ周波数差の3次までの結果を生成する。
さらに, このモデルを用いて, 87rb原子のd1多様体内の16個のゼーマン準準準位を含む系において, 自己励起ラマンレーザーのゲインプロファイルを初めて正確に決定した。
また,このモデルを用いて単一励起スーパールミネラルレーザの挙動を解析した。
複数のレーザー場を多くのエネルギー準位を持つ原子に応用する多くの状況において、同じ遷移を結合する他の場が大きなデチューンを持つため、各場が1つの遷移のみを結合するという近似がしばしばなされる。
ここでのアルゴリズムの使用により、そのような近似を行う必要がなくなるため、そのようなスキームの数値計算の精度が向上する。
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