論文の概要: Nanoscale Mirrorless Superradiant Lasing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.04025v2
• Date: Fri, 23 May 2025 11:56:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-26 15:51:02.986009
• Title: Nanoscale Mirrorless Superradiant Lasing
• Title（参考訳）: ナノスケールミラーレス超ラジアントラジング
• Authors: Anna Bychek, Raphael Holzinger, Helmut Ritsch,
• Abstract要約: 我々は高密度ナノスコピックエミッタ配置における集合的「自由空間」ラシングを予測する。 このことが原子周波数付近の超放射光の発散につながることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We predict collective 'free-space' lasing in a dense nanoscopic emitter arrangement where dipole-dipole coupled atomic emitters synchronize their emission and exhibit lasing behavior without the need for an optical resonator. At the example of a subwavelength-spaced linear emitter chain with varying fractions of pumped and unpumped emitters, we present a comprehensive study of this mirrorless lasing phenomenon. The total radiated power transitions from subradiant suppression under weak pumping to superradiant enhancement at stronger pumping, while exhibiting directional emission confined to a narrow spatial angle. At the same time multiple independent spectral emission lines below the lasing threshold merge towards a single narrow spectral line at high pump power. The most substantial enhancement and line narrowing occur when a fraction of unpumped atoms is present. We show that this leads to superradiant lasing near the bare atomic frequency, making the system a promising candidate for a minimalist active optical frequency reference.
• Abstract（参考訳）: 光共振器を必要とせずに、双極子と双極子を結合した原子エミッタが放射を同期させ、発振挙動を示すような高密度ナノスコピックエミッタの集合的「自由空間」ラシングを予測した。 励起エミッタと未励起エミッタの分数が異なるサブ波長空間の線形エミッタチェーンの例において、このミラーレスラシング現象を包括的に研究する。 弱い加圧下でのサブラジアント抑制から強い加圧時のスーパーラジアント増強への全放射パワー遷移は、狭い空間角に制限された指向性放出を示す。 同時に、ラシングしきい値の下にある複数の独立したスペクトル放射線は、高出力で単一の狭いスペクトル線に向かって合流する。 最も顕著なエンハンスメントと線幅の狭化は、励起されていない原子のごく一部が存在するときに起こる。 この結果, 原子周波数近傍の超放射光は, 最小限の能動光周波数基準の候補となる可能性が示唆された。

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